Исследование кинетики и механизма реакции процесса пиролиза карбонатного бурового шлама на основе нефти | Вестник Томского государственного университета. Химия. 2025. № 38. DOI: 10.17223/24135542/38/1

Исследование кинетики и механизма реакции процесса пиролиза карбонатного бурового шлама на основе нефти

Исследованы физико-химические параметры пиролиза бурового шлама. Пиролиз карбонатного бурового шлама (КБШ) на нефтяной основе изучали с помощью термогравиметрического анализатора и вакуумной трубчатой печи, основной интервал температур реакций составил 350-550°С. Используя данные процесса пиролиза, рассчитаны средние энергии активации четырьмя безмодельными методами. Выявлено, что пиролиз представляет собой многостадийный процесс, состоящий минимум из трех стадий. С помощью метода Фридмана установлено, что начало процесса деструкции КБШ протекает в диффузионной области. Определены значения кинетических параметров Аррениуса в зависимости от остаточной массы образца. Полученные значения параметров использованы в качестве исходных данных для определения кинетической модели методом нелинейной регрессии. Результаты данного исследования дали величина: 185,5, 184,16, 166,17 и 176,03 кДж/моль. Механизм реакции пиролиза КБШ предсказан методом Криадо (Z-masterplot). Метод Z-masterplot используется для определения механизма реакции сложного сырья, в данной работе - карбонатного бурового шлама на нефтяной основе. Наиболее подходящую модель механизма реакции можно получить, сравнив результаты предполагаемой кинетической модели с экспериментальными данными. Установлено, что высокая скорость нагревания помогает предсказать механизм реакции, но не может быть описана единой моделью реакции. Помимо этого, определен процесс трансформации модели пиролиза КБШ при различных скоростях нагрева. Установлено, что механизм реакции КБШ очень сложен при более низких скоростях нагрева. Анализ кинетики и механизма реакции пиролиза бурового шлама требуется для оптимизации параметров процесса, а также для повышения выхода извлеченного минерального масла. Данное исследование может улучшить эффект использования ресурсов пиролиза КБШ, который имеет большое значение для экологически безопасной разработки газоконденсатного производства. Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 6

Ключевые слова

буровой шлам, пиролиз, кинетика, механизм реакции, энергия активации

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Ержанова Нургуль Сандибаевна	Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского	аспирант	nurgul.yerzhanova@mail.ru
Кузьмина Раиса Ивановна	Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского	профессор, доктор химических наук	kuzmina@mail.ru

Всего: 2

Ссылки

Владимиров B.C., Корсун Д.С., Карпухин И.А., Мойзис С.Е. Переработка и утилизация нефтешламов резервуарного типа // Экология производства. 2007. № 2(8). С. 3-5.

Larina O.G., Ovcharov S.N., Kalinichenko A.Yu. Physico-chemical analysis of the for mation of porous structure and performance properties of thermally modified sorbents for wastewater purification // Наука. Инновации. Технологии. 2018. № 3. С. 195-208.

Kaisersberger E., Opfermann J. Kinetic evaluation of exothermal reactions measured by DSC // Thermochimica Acta. 1991. Vol. 187. P. 151-158.

Adhikari S., Fernando S. Hydrogen Membrane Separation Techniques // Ind. Eng. Chem. Res. 2006. Vol. 45 (3). P. 875-881.

Pandey D.S., Katsaros G., Lindfors C., Leahy J.J., Tassou S.A. Fast Pyrolysis of Poultry Litter in a Bubbling Fluidised Bed Reactor // Energy and Nutrient Recovery. Sustainability. 2019. Vol. 11. Р. 25-33.

Ержанова Н.С., Кузьмина Р.И., Кунашева З.Х. Исследование свойств твердого остатка пиролиза бурового шлам // Вестник Технологического унтиверситета. 2021. № 6. С. 64-68.

Ержанова Н.С., Кузьмина Р.И., Кунашева З.Х. Пиролиз как метод обработки отходов // Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии: межвуз. сб. науч. тр. Саратов, 2021. С. 283-286.

Zou C., Zhao Q., Cong L., Wang H., Shi Z., Wu J., Pan S. Development progress, potential and prospects of shale gas in China // Tianranqi Gongye. 2021. Vol. 41. P. 1-14.

Liu H., Li J., Zhao M., Li Y., Chen Y. Remediation of oil-based drill cuttings using lowtemperature thermal desorption: performance and kinetics modeling // Chemosphere. 2019. Vol. 235. P. 1081-1088.

Chen D., Zhuang X., Gan Z., Cen K., Ba Y., Jia D. Co-pyrolysis of light bio-oil leached bamboo and heavy bio-oil: effects of mass ratio, pyrolysis temperature, and residence time on the biochar // Chemical Engineering. 2022. Vol. 437. Р. 135-253.

Hu Y., Xia Y., Di Maio F., Yu F., Yu W. Investigation of polycyclic aromatic hydrocarbons (pahs) formed in three-phase products from the pyrolysis of various wastewater sewage sludge // Hazardous Materials. 2020. Vol. 389. Р. 122-245.

Бaxoнинa E.И. Coвpeмeнныe тexнoлoгии пepepaбoтки и утилизaции углеводород-coдepжaшиx отходов // Бaшкиpcкий химический жуpнaл. 2015. № 1. С. 20-29.

Olah G.A., Prakash K.S., Williams R.E., Wade K. Hypercarbon Chemistry. New York: Wiley, 2011. 480 p.

Поп П., Петре К., Поп Е. Кинетика реакций пиролиза н-гептана в присутствии катализаторов на основе окисей металлов и синтетических алюмосиликатов // Нефтехимия. 1979. Т. 19, № 4. С. 587-591.

Аббасов В.М., Мир-Гашимова Л.И., Магеррамов P.C., Гасымов З.З., Бадалов М.А., Набибекова Х.А., Тихонова Э.А. Изучение кинетики и механизма нитрования олефиновых углеводородов // Научная конференция, посвященная 150-летию со дня рождения Д.И. Менделеева: тез. докл. Омск, 1984. С. 78.