Атрощенко Валерий Валерьевич, аспирант 2 года обучения, лаборант
Казань
Valery V. Atroshchenko, Second Year Postgraduate Student, Laboratory Assistant
Kazan
Мухаматдинов Ирек Изаилович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, доцент
Казань
Irek I. Mukhamatdinov, Candidate of Engineering Sciences, Leading Researcher, Associate Professor
Kazan
В статье представлен систематический обзор современных технологий деметаллизации тяжелого нефтяного сырья. Высокое содержание ванадия, никеля и кальция в форме стабильных металлопорфириновых комплексов — критическая проблема для нефтепереработки, приводящая к быстрой необратимой дезактивации катализаторов гидроочистки и крекинга вследствие блокировки пор и отравления активных центров. Проведен критический анализ как установленного промышленного метода гидродеметаллизации с указанием присущих ему недостатков (высокая энергоемкость, расход водорода и дезактивация катализаторов), так и широкого спектра инновационных альтернативных подходов. К таким подходам относятся передовые сорбционные и хелатирующие методы с использованием функционализированных материалов на основе диоксида кремния и полимеров (например, терполимера APEAA-HEA-MA), электрохимические, микроволновые, сверхкритические и перспективные биоинженерные способы. Сравнительный анализ подчеркивает их эффективность, где степень удаления достигает 96 % для V, 91 % для Ni и 98 % для Ca. Рассмотрены технологии извлечения ценных металлов из перерабатываемых остатков, таких как отработанные катализаторы и зола. Сделан вывод, что будущее отрасли связано с разработкой интегрированных гибридных систем, сочетающих преимущества различных методов в рамках экономики замкнутого цикла для достижения оптимальных технико-экономических и экологических показателей при облагораживании тяжелых нефтей.
This article provides a systematic review of modern technologies for the demetallization of heavy oil raw materials. High concentrations of vanadium, nickel, and calcium in the form of stable metalloporphyrin complexes poses a critical challenge for the refining industry. This challenge causes rapid and irreversible deactivation of hydrotreating and cracking catalysts by pore blockage and poisoning active sites. The authors of this work conduct a critical analysis the established industrial method of hydrodemetallization and pointed out its inherent drawbacks (high energy intensity, hydrogen consumption, and catalyst decay). The researchers also analyze a wide spectrum of innovative alternative approaches. These approaches include advanced sorption and chelation techniques using functionalized silica and polymeric materials, such as the APEAA–HEA–MA terpolymer, as well as electrochemical, microwave-assisted, supercritical-fluid, and emerging bioengineering methods. A comparative analysis highlights the high efficiency of these methods, with removal rates reaching 96% for V, 91% for Ni l, and 98% for Ca. Furthermore, the article discusses technologies for recovering valuable metals from processing residues, such as spent catalysts and ash. The authors conclude that the future of the industry is linked to developing integrated hybrid systems, which combine the strengths of various methods within a circular economy framework to achieve optimal technical, economic, and environmental performance in heavy oil upgrading.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.