Перспективы использования энергоаккумулирующих веществ в решении экологических проблем нефтяной отрасли

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обсуждены перспективы использования энергоаккумулирующих веществ нового поколения на основе сплавов алюминия, активированного металлами-активаторами (индий, галлий, олово, эвтектики низкоплавких металлов), в качестве нетрадиционных экологически чистых источников для получения водорода из воды и способов хранения энергии, образования различных форм гидроксидов алюминия, которые могут быть использованы в решении экологических проблем в нефтяной отрасли: в технологиях комплексной подготовки нефти, разрушения аномально стойких водонефтяных эмульсий и нефтешламов, деметаллизации и десульфуризации углеводородного сырья, для очистки промышленных сточных, оборотных и природных вод, а также рекультивации нефтезагрязненных территорий с низким и средним уровнями загрязнения, восстановления их плодородия при совместном использовании с органоминеральными (гуминовыми) удобрениями.

Об авторах

Галина Ильясовна Бойко

Satbayev University

Email: g.boiko@satbayev.university
ORCID iD: 0000-0003-2719-7045

докт. хим. наук, профессор

Казахстан, г. Алматы

Раушан Гайсиевна Сармурзина

KAZENERGY

Email: sarmurzina_r@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9572-9712

докт. хим. наук, профессор

Казахстан, г. Астана

Нина Павловна Галиева

Satbayev University

Email: amtek@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-7133-808X

канд. хим. наук

Казахстан, г. Алматы

Узукбай Сулейменович Карабалин

KAZENERGY

Email: reception@kazenergy.com
ORCID iD: 0000-0002-7471-7851

докт. техн. наук, профессор

Казахстан, г. Астана

Данияр Суиншликович Тиесов

Kazakhstan Petrochemical Industries Inc.

Email: cv@kpi.kz
Казахстан, г. Атырау

Танзиля Ринатовна Аханова

Satbayev University

Email: tanzilyaziyayeva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8343-1150
Казахстан, г. Алматы

Павел Витальевич Кеняйкин

Satbayev University

Автор, ответственный за переписку.
Email: kenyaikin.p@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4360-1573
Казахстан, г. Алматы

Список литературы

  1. Trowell K.A., Goroshin S., Frost D.L., Bergthorson J.M. Aluminum and its role as a recyclable, sustainable carrier of renewable energy// Applied Energy. 2020. Vol. 275. doi: 10.1016/j.apenergy.2020.115112.
  2. Najafpour M.M., Mehrabani S., Bagheri R., et al. An aluminum/cobalt/iron/nickel alloy as aprecatalyst for water oxidation // International Journal of Hydrogen Energy. 2018. Vol. 43(4). P. 2083–2090. doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.12.025.
  3. Pini M., Breglia G., Venturelli M., et al. Life cycle assessment of an innovative cogeneration system based on the aluminum combustion with water // Renewable Energy. 2020. Vol. 154. doi: 10.1016/j.renene.2020.03.046.
  4. Egilegor B., Jouhara H., Zuazua J., et al. ETEKINA: analysis of the potential for waste heat recovery in three sectors: aluminium low pressure die casting, steel sector and ceramic tiles manufacturing sector // Int. J. Thermofluids. 2020. Vol. 1–2. doi: 10.1016/j.ijft.2019.100002.
  5. Blanco H. What will an international marketplace for Hydrogen look like? // Energypost. Дата обращения: 05.05.2023. Режим доступа: https://energypost.eu/what-will-an-international-marketplace-for-hydrogen-look-like.
  6. Mazloomi K., Gomes C. Hydrogen as an energy carrier: prospects and challen- ges // Renew. Sustain. Energy Rev. 2012. Vol. 16. P. 3024–3033. doi: 10.1016/j.rser.2012.02.028.
  7. Авторское свидетельство № 535364/ 15.11.76, Бюл. № 42. Сокольский Д.В., Козин Л.Ф., Бармин В.П., Подгорный А.Н., Варшавский Н.А., Сармурзина Р.Г., Оспанов Е. Сплав на основе алюминия для получения водорода.
  8. Zhang F., Yonemoto R., Arita M., Horita Z. Hydrogen generation from pure water using Al-Sn powders consolidated through high-pressure torsion // J Mater Res. 2016. Vol. 31. P. 75–82. doi: 10.1557/jmr.2016.74.
  9. Дли М.И., Балябина А.А., Дроздова Н.В. Водородная энергетика и перспективы ее развития // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2015. № 22. С. 37–41. doi: 10.15518/isjaee.2015.22.004.
  10. Берш А.В., Клейменов Б.В., Мазалов Ю.А, Низовцев В.Е. Перспективы развития водородной энергетики на основе алюминия // Радиоэлектроника и телекоммуникации. 2005. № 2(38). C. 62–66.
  11. Ilyukhina A.V., Kravchenko O.V., Bulychev B.M., Shkolnikov E.I. Mechanochemical activation of aluminum with gallams for hydrogen evolution from water // International journal of hydrogen energy. 2010. Vol. 35. P. 1905–1910. doi: 10.1016/j.ijhydene.2009.12.11.
  12. Шейдлин А.Е., Жук А.З. Алюмоводородная энергетика // Вестник Российской Академии наук. 2010. Т. 80, № 3. С. 218–224.
  13. Ilyukhina A.V., Kravchenko O.V., Bulychev B.M. Studies on microstructure of activated aluminum and its hydrogen generation properties in aluminum/water reaction // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 690. P. 321–329. doi: 10.1016/j.jallcom.2016.08.151.
  14. Huang T., Gao Q., Liu D., et al. Preparation of Al-Ga-In-Sn-Bi quinary alloy and its hydrogen production via water splitting // International Journal of Hydrogen Energy. 2015. Vol. 40, No. 5. P. 2354–2362. doi: 10.1016/j.ijhydene.2014.12.034.
  15. Ziebarth J.T., Woodall J.M., Kramer R.A., Choi G. Liquid phase-enabled reaction of Al-Ga and Al-Ga-In-Sn alloys with water // Int. J. Hydrogen Energy. 2011. Vol. 36, No. 9. P. 5271–5279. doi: 10.1016/j.ijhydene.2011.01.127.
  16. Патент РК № 34988/ 09.04.21. Бюл. № 14. Сармурзина Р.Г., Бойко Г.И., Карабалин У.С., Тиесов Д.С., Любченко Н.П., Байгазиев М.Т., Бойко Е.А. Сплав для получения водорода и способ его приготовления.
  17. Патент РК № 34806/ 22.07.21. Бюл. № 3. Сармурзина Р.Г., Бойко Г.И., Карабалин У.С., Тиесов Д.С., Любченко Н.П., Байгазиев М.Т., Бойко Е.А., Мамутов М.Э. Сплав для получения водорода на основе алюминия и способ его приготовления.
  18. Патент РК № 34807/ 22.07.21. Бюл. № 3. Сармурзина Р.Г., Бойко Г.И., Карабалин У.С., Любченко Н.П., Тиесов Д.С., Байгазиев М.Т., Мамутов М.Э. Сплав для получения водорода на основе алюминия и способ его приготовления.
  19. Сармурзина Р.Г., Карабалин У.С., Тиесов Д.С., Любченко Н.П., Байгазиев М.Т. Перспективы использования водородной энергетики в технологиях комплексной подготовки нефти, разрушения аномально стойких водонефтяных эмульсий и нефтешламов // Нефть.Газ. Новации. 2019. № 5 (222). С. 26–31.
  20. Патент РК № 31164/ 16.05.16. Бюл. № 5. Сармурзина Р.Г., Карабалин У.С., Досмухамбетов М.Д., Исказиев К., Бойко Г.И., Молдабеков Б.Ш., Любченко Н.П. Способ обработки призабойной зоны пласта.
  21. Байгазиев М. Т, Сарсенбеков Н.Д., Бойко Г.И., и др. Исследование воздействия активированного сплава алюминия на керны, насыщенные нефтями месторождений Казахстана // Нефтяное хозяйство. 2018. № 7. С. 68–89. doi: 10.24887/0028-2448-2018-7-86-89.
  22. Евразийский патент № 033942B1/ 12.12.19. Бюл. № 7. Сармурзина Р.Г., Бойко Г.И., Любченко Н.П., Байгазиев М.Т. Карабалин У.С., Акчулаков Б.У., Козырев Д.В. Способ разрушения нефтешлама.
  23. Патент РК № 33660/ 07.06.19. Бюл. № 23. Сармурзина Р.Г., Бойко Г.И. Любченко Н.П., Байгазиев М.Т. Карабалин У.С., Акчулаков Б.У., Козырев Д.В. Способ разрушения нефтешлама.
  24. Патент РК № 33863/ 06.07.19. Сармурзина Р.Г., Бойко Г.И., Любченко Н.П., Набидоллаев С.Е., Карабалин У.С., Акчулаков Б.У., Козырев Д.В., Бойко Е.А. Способ извлечения цветных металлов из тяжелого нефтяного сырья.
  25. Патент РК № 34095/ 30.03 20. Бюл. № 11. Бойко Г.И., Сармурзина Р.Г., Карабалин У.С., Тиесов Д.С., Любченко Н.П., Набидоллаев С.Е., Бойко Е.А. Способ удаления серы из нефтяного сырья.
  26. Yang B, Zhu J, Jiang T, et al. Effect of heat treatment on Al-Mg-Ga-In-Sn alloy reaction for hydrogen generation through hydrolysis // International Journal of Hydrogen Energy. 2017. Vol. 42, No. 38. P. 24393–24403. doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.07.091.
  27. Кузнецова В.В., Лоик А.В. Энергоаккумулирующие вещества как альтернативное топливо для стационарных и транспортных энергоустановок // Известия МГТУ «МАМИ». 2014. № 4(22). Т 1. С. 41–46.
  28. Бойко Г.И., Сармурзина Р.Г., Любченко Н.П., и др. Перспективы использования активрованного алюминия в водородной энергетикеи нефтегазовом комплексе // Материалы Всемирного Конгресса инженеров и ученых «энергия будущего: инновационные сценарии и методы их реализации» WSEC. 2017. Т. 3. Алматы. С. 125–130.
  29. Sarmurzina R.G., Boiko G.I., Baigaziyev M., et al. New generation of energy accumulating substances on the basis of activated aluminum // Journal of chemical technology and metallurgy. 2018. Vol. 53, No. 1. Р. 119–124.
  30. Sarmurzina R.G., Boiko G.I., Lyubchenko N.P., et al. Аlloys for the production of hydrogen and active aluminum oxid // National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of geology and technical sciences 1. 2022. Vol. 1, No. 451. P. 91–98. doi: 10.32014/2022.2518-170X.145).
  31. Sarmurzina R.G., Boiko G.I., Lyubchenko N.P., et al. Hydrogen obtaining from the system activated aluminum water// National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of geology and technical sciences 6. 2022. Vol. 6, No. 456. P. 196–213. doi: 10.32014/2518-170X.249.
  32. Lee C.H., Tiwari B., Zhanga D., et al. Water purification: oil–water separation by nanotechnology and environmental concerns // Environ. Sci.: Nano. 2017. Vol. 4. P. 514–525. doi: 10.1039/c6en00505e.
  33. Бойко Г.И., Зияева Т.Р., Мухамедова Р.Ф., и др. Гуминовые кислоты и их полимерные формы как природные детоксиканты почвы от нефтяного загрязнения // Теория и практика химической технологии (Марушкинские чтения-VI). 2021. № 2. С. 328–329.
  34. Sarmurzina R.G., Boiko G.I., Kenzhaliyev B.K., et al. Coagulants for water based on activated aluminum alloys // Global J. Environ. Sci. Manage. 2023. Vol. 9(4). P. 673–690. doi: 10.22034/gjesm.2023.04.2.
  35. Патент РК № 35912/ 21.10.22. Бойко Г.И., Сармурзина Р.Г., Галиева Н.П., Кеняйкин П.В., Карабалин У.С., Тиесов Д.С., Бойко Е.А. Способ очистки нефтесодержащих сточных вод.
  36. Патент РК № 35913/ 21.10.22. Бойко Г.И., Сармурзина Р.Г., Галиева Н.П., Кеняйкин П.В., Карабалин У.С. Тиесов Д.С. Способ очистки нефтесодержащих сточных вод.
  37. Патент РК № 36031/ 30.12.22. Бойко Г.И., Сармурзина Р.Г., Галиева Н.П., Кеняйкин П.В., Карабалин У.С., Тиесов Д.С., Бойко Л.С. Способ очистки нефтесодержащих сточных вод.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок 1. Зависимость объёма выделяющегося газа при взаимодействии сплава алюминия, активированного сплавом Вуда в соотношении Аl: сплав Вуда = 90% : 10%, от времени реакции

Скачать (119KB)
Метаданные
3. Рисунок 2. Сравнительные кривые объёма выделившегося газа при реакции воды из нефтешлама прудов дополнительного отстоя АНПЗ и месторождения Каражанбас со сплавом Al: сплав Вуда = 90 : 10 с добавкой NaOH

Скачать (181KB)
Метаданные
4. Рисунок 3. Состав насыщенных углеводородов нефти до и после обработки нефтешлама месторождения Узень реагентом Rau-85 и 1%-ным водным раствором НСI

Скачать (99KB)
Метаданные
5. Рисунок 4. Содержание асфальтенов, смол и парафинов в нефтешламах из прудов дополнительного отстоя АНПЗ до и после обработки реагентом Rau-85

Скачать (95KB)
Метаданные
6. Рисунок 5. Содержание серы и металлов в гудроне ПНХЗ до (синий) и после обработки (красный) реагентом Rau-85

Скачать (43KB)
Метаданные
7. Рисунок 6. Всхожесть семян люцерны на образце почвы, отобранной со дна пруда испарителя в полевых условиях

Скачать (435KB)
Метаданные
8. Рисунок 7. Кривые зависимости температуры процесса и конверсии алюминия от времени при синтезе коагулянта с 3%-ной HCl (1:50)

Скачать (77KB)
Метаданные

© Бойко Г.И., Сармурзина Р.Г., Галиева Н.П., Карабалин У.С., Тиесов Д.С., Аханова Т.Р., Кеняйкин П.В., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».