«Тағам инженериясы және биотехнология», «Химиялық технология», "Техникалық физика және Жылу энергетикасы" және «Автоматтандыру және ақпараттық технологиялар» бағыттары бойынша үшінші нөмірге жарияланымдар қабылдау жабылды!

Прием публикаций на третий номер по направлениям «Пищевая инженерия и биотехнология», «Химическая технология», «Техническая физика и теплоэнергетика» и «Автоматизация и информационные технологии» закрыт!

Submissions for the third issue in the fields of “Food Engineering and Biotechnology”, “Chemical Technology”, "Technical physics and thermal power engineering" and “Automation and Information Technologies” are closed!

Preview

Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки

Расширенный поиск

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЕРХКРИТИЧЕСКИХ ФЛЮИДОВ В НЕФТЕПЕРЕРАБОТКЕ

https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-2(18)-63

Аннотация

На сегодняшний день в мире нефтяная промышленность по своей деятельности особое внимание уделяет развитию новых подходов переработки, повышению энергоэффективности и снижению эксплуатационных затрат. Обзор рассматривает современные методы переработки тяжелых нефтей с использованием сверхкритических флюидов. Основное внимание уделяется сверхкритической флюидной экстракции, которые позволяют эффективно извлекать углеводороды и удалять нежелательные примеси. В обзоре рассмотрены кинетика взаимодействия сверхкритических флюидов, а также влияние температуры, давления и растворителей на эффективность сверхкритической флюидной экстракции. Ключевые особенности данного метода являются глубина очистки, селективность процессов, высокая избирательность, снижение отходов, возможность регенерации растворителей, сокращение выбросов и уменьшение негативного воздействия на окружающую среду. Однако в использовании сверхкритических флюидов в нефтяной промышленности имеются определенные ограничения, включая высокие энергозатраты, необходимость сложного оборудования и технологические сложности при масштабировании процессов, что требует дальнейших исследований и оптимизации параметров. Рассмотрены перспективы интеграции сверхкритической флюидной технологий в нефтеперерабатывающую промышленность, включая комбинированные методы с катализаторами и модификаторами растворителей. Установлено, что внедрение сверхкритической флюидной технологий в нефтяную отрасль может значительно повысить эффективность переработки тяжелых углеводородных систем, способствуя созданию более экологичных и экономически устойчивых технологий.

Об авторах

Е. И. Иманбаев
Институт проблем горения
Казахстан

Ержан Иманбаевич Иманбаев ‒ PhD, Ассоциированный профессор, ведущий научный сотрудник,

г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 172



А. К. Серикказинова
Институт проблем горения
Казахстан

Акбота Кайратовна Серикказинова – младший научный сотрудник,

г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 172



Д. Мукталы
Институт проблем горения
Казахстан

Динара Мукталы – PhD, старший научный сотрудник,

г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 172



А. Ш. Аккенжеева
Каспийский университет технологий и инжиниринга имени Ш. Есенова
Казахстан

Анар Шынабаевна Аккенжеева – к.т.н., ассоциированный профессор, доцент кафедры нефтехимический инжиниринг,

г. Актау, 32-й микрорайон, 1



А. Ч. Бусурманова
Каспийский университет технологий и инжиниринга имени Ш. Есенова
Казахстан

Аккенже Чаншаровна Бусурманова – к.х.н., ассоциированный профессор, доцент кафедры естественные науки,

г. Актау, 32-й микрорайон, 1



Список литературы

1. Industrial applications of supercritical fluids: A review / Z. Knez et al // Energy. – 2014. – Vol. 77. – P. 235-243.

2. Ortiz F. The use of process simulation in supercritical fluids applications / F. Ortiz, A. Kruse // Reaction Chemistry and Engineering. – 2020. – Vol. 5. – P. 424-451.

3. Supercritical Fluid Extraction: A Review / Т. Ahmad et al // Journal of Biological and Chemical Chronicles. – 2019. – Vol. 5, № 1. – P. 114-122.

4. Manjare S.D., Dhingra K. Supercritical fluids in separation and purification: A review / Manjare S.D., Dhingra K. // Materials Science for Energy Technologies. – 2019. – Vol. 2. – P. 463-484.

5. Prasada S.K. A review of the supercritical CO₂ fluid applications for improved oil and gas production and associated carbon storage / S.K. Prasada, J.S. Sangwai, H.S. Byun // Journal of CO₂ Utilization. – 2023. – Vol. 72. – Р. 102479.

6. Manjare S.D. Supercritical fluids in separation and purification: A review / S.D. Manjare, K. Dhingra // Materials Science for Energy Technologies. – 2019. – Vol. 2. – P. 463-484.

7. Knapik E. Chemistry of Reservoir Fluids in the Aspect of CO₂ Injection for Selected Oil Reservoirs in Poland / E. Knapik, K. Chruszcz-Lipska // Energies. – 2020. – Vol. 13. – Р. 6456.

8. Boyère C. Input of supercritical carbon dioxide to polymer synthesis: An overview / C. Boyère, C. Jérôme, A. Debuigne // European Polymer Journal. – 2014. – Vol. 61. – P. 45-63.

9. Application of Fluids in Supercritical Conditions in the Polymer Industry / K. Tutek et al // Polymers. – 2021. – Vol. 13. – Р. 729.

10. Daneshyan S. Utilization of CO₂ in supercritical conditions for the synthesis of cyclic poly (Nisopropylacrylamide) via emulsion and homogeneous reactions / S. Daneshyan, G. Sodeifian // Scientific Reports. – 2022. – Vol. 12. – Р. 17459.

11. Описание и обобщение растворимости веществ в сверхкритических флюидах: учебное пособие / Т.Р. Билалов и др. – Казань: Изд-во КНИТУ, 2020. – 129 с.

12. La H. Extraction of Bitumen from Athabasca Oil Sand Slurry Using Supercritical Carbon Dioxide: Master’s Thesis / H. La – University of Alberta, 2011. – 41 p.

13. Kamal G. Industrial applications of supercritical fluid extraction: A review / G. Kamal, A. Sumit, K. Anil // International Journal of Chemical Studies. – 2017. – Vol. 5. – P. 336-340.

14. Koch T.J. Catalytic supercritical fluid extraction: Selective hydroformylation of olefin mixtures using scCO₂ solubility for differentiation / T.J. Koch, S.L. Desset, W. Leitner // Green Chemistry. – 2010. – Vol. 12. – P. 1719-1721.

15. Supercritical fluid extraction for the determination of optimum oil recovery conditions / A.H. AlMarzouqi et al // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2007. – Vol. 55. – P. 37-47.

16. Marchetto F. A Review of Supercritical Fluid Extraction Technology and Application / F. Marchetto, A.A. Aziz // Journal Teknologi (Sciences & Engineering). – 2014. – Vol. 69, № 6. – P. 2731.

17. URACA Company. High-Pressure Pumps [Electronic resource]. – Available online: https://www.uraca.com/ru/sistemy-i-izdelija/nasosy/ (accessed on 29 November 2021).

18. Bilalov T.L. Calculation of the solubility of aromatic hydrocarbons in supercritical media based on the entropy method of similarity theory / T.L. Bilalov, F.M. Gumerov // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. – 2019. – Vol. 4. – P. 387-401.

19. Carmela S.R. Experiments and Modeling of Supercritical CO₂ Extraction of Lipids from Microalgae: Master’s Thesis / S.R. Carmela. – University of Padua, 2014. – 164 p.

20. Rój E. Supercritical CO₂ Extraction and Its Applications. – Polish Foundations of the Opportunities Industrialization Centers / E. Rój // OIC Poland, Lublin, Poland, 2014.

21. Fracture propagation mechanism and application of supercritical CO₂ fracturing in shale: A review / Y.X. Sun et al // Petroleum Science. – 2025.

22. Pereira C.G. Supercritical Fluid Extraction of Bioactive Compounds: Fundamentals, Applications and Economic Perspectives / C.G. Pereira, M.A.A. Meireles // Food and Bioprocess Technology. – 2010. – Vol. 3, № 3. – P. 340-372.

23. Lyadova A.S. Extraction and Refining of Heavy Crude Oils: Problems and Prospects / A.S. Lyadova, N.N. Petrukhina // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2018. – Vol. 91, № 12. – P. 1912-1921.

24. Magomedova R.N. Solvent demetallization of heavy petroleum feedstock using supercritical carbon dioxide with modifiers / R.N. Magomedova, A.V. Pripakhaylo, T.A. Maryutina // The Journal of Supercritical Fluids. – 2017. – Vol. 119. – P. 150-158.

25. Micro-mechanical properties of shale due to water/supercritical carbon dioxide-rock interaction / N. Li et al // Petroleum Exploration and Development. – 2023. – Vol. 50, № 4. – P. 1001-1012.

26. Pripakhaylo A.V. Separation of Heavy Oil into Narrow Fractions by Supercritical Fluid Extraction Using a CO₂-Toluene Mixture / A.V. Pripakhaylo, R.N. Magomedova, T.A. Maryutina // Journal of Analytical Chemistry. – 2019. – Vol. 74. – P. 401-409.

27. Supercritical methanol as an effective medium for producing asphaltenes-free light fraction oil from vacuum residue / W. Kwek et al // The Journal of Supercritical Fluids. – 2017. – Vol. 133. – P. 184-194.

28. More S.R. Effect of Supercritical CO₂ as Reaction Medium for Selective Hydrogenation of Acetophenone to 1-Phenylethanol / S.R. More, G.D. Yadav // ACS Omega. – 2018. – Vol. 3. – P. 7124-7132.

29. Koch T.J. Catalytic supercritical fluid extraction: Selective hydroformylation of olefin mixtures using scCO₂ solubility for differentiation / T.J. Koch, S.L. Desset, W. Leitner // Green Chemistry. – 2010. – Vol. 12. – P. 1719-1721.

30. Continuous Flow Hydroformylation of Alkenes in Supercritical Fluid Ionic Liquid Biphasic Systems / P. Webb et al // Journal of the American Chemical Society. – 2003. – Vol. 125. – P. 1557715588.

31. Makaryan I.A. The Use of SCF Technologies in the Chemical and Petrochemical Industries (Review) / I.A. Makaryan, A.Y. Kostin, I.V. Sedov // Petroleum Chemistry. – 2020. – Vol. 60, № 3. – P. 270-282.

32. Determination of the Diffusion Coefficient of Supercritical CO₂ in Low-Permeability Formation Cores / Н. Tu et al // Energy & Fuels. – 2020. – Vol. 34. – P. 2001-2014.

33. Solubility of inorganic salts in sub and supercritical hydrothermal environment: Application to SCWO processes / Т. Voisin et al // The Journal of Supercritical Fluids. – 2017. – Vol. 120. – P. 1831.

34. Li Y. Supercritical Water Oxidation for Environmentally Friendly Treatment of Organic Wastes / Y. Li, S. Wang // Advanced Supercritical Fluids Technologies. – 2020. – P. 1-28.

35. Status and prospect of oil recovery from oily sludge: A review / K. Hui et al // Arabian Journal of Chemistry. – 2020. – Vol. 13. – P. 6523-6543.

36. Supercritical water oxidation of oil-based drill cuttings / Z. Chen et al // Journal of Hazardous Materials. – 2017. – Vol. 332. – P. 205-213.

37. Experimental study on harmless disposal of waste oil-based mud using supercritical carbon dioxide extraction / В. Ma et al // Fuel. – 2019. – Vol. 252. – P. 722-729.

38. Wei H. Optimization of oil-based drilling cuttings treatment process by supercritical CO₂ fluid using response surface methodology / H. Wei, H. He, Y. Zhang // Chinese Journal of Environmental Engineering. – 2017. – Vol. 11. – P. 6050-6055.

39. Extraction of Petroleum Products and Asphaltene-Resin Mixtures from Highly Watered Oil Sludge with Supercritical Fluid Method / V.F. Khayrutdinov et al, Gabitova A.R., Gumerov F.M., Gabitov R.F., Kurdyukov A.I. // Russian Journal of Physical Chemistry. – 2019. – Vol. 13. – P. 11281130.

40. Gumerov F.M. Mathematical modeling of technology for disposal of oil sludge with the use of liquid and supercritical fluid extraction processes / F.M. Gumerov, V.F. Khayrutdinov, M.I. Farakhov // Journal of Engineering and Applied Science. – 2016. – Vol. 11. – P. 2024-2027.

41. Deep Insights into Heavy Oil Upgrading Using Supercritical Water by a Comprehensive Analysis of GC, GC-MS, NMR, and SEM − EDX with the Aid of EPR as a Complementary Technical Analysis / R. Djimasbe et al // ACS Omega. – 2021. – Vol. 6. – P. 135-147.

42. Supercritical Fluid Application in the Oil and Gas Industry: A Comprehensive Review / P.L. Pavlova et al // Sustainability. – 2022. – Vol. 14. – Р. 698.

43. Иманбаев Е.И. Использование сверхкритических флюидов для извлечения природных битумов из нефтебитуминозных пород / Е.И. Иманбаев, Е.К. Онгарбаев, Е. Тилеуберди // Горение и плазмохимия. – 2020. – Т. 18. – С. 218-226.

44. Experimental Study on Harmless Disposal of Waste Oil-Based Mud Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction / В. Maa et al // Fuel. – 2019. – Vol. 252. – P. 722-729.

45. Supercritical Fluid Propane–Butane Extraction Treatment of Oil-Bearing Sands / V.F. Khairutdinov et al // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. – 2017. – Vol. 51, № 3. – P. 299-306.

46. Dissolution Behavior of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Heavy Oil in the Presence of Supercritical Cyclohexane / Х. Zhao et al // ACS Omega. – 2024. – Vol. 9. – P. 252-263.

47. Desulfurization of Sulfur-Containing Compounds in Heavy Oil in the Presence of Supercritical Methanol / Т. Yan et al // Energy Fuels. – 2020. – Vol. 34. – P. 2958-2968.

48. Сверхкритическая флюидная пропан-бутановая экстракционная обработка нефтяных шламов / Ф.М. Гумеров и др. // Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика. – 2016. – Т. 11, № 2. – С. 75-83.

49. Увеличение функциональности карбонатного щебня посредством сверхкритической флюидной импреграции битуминозными соединениями / Ф.М. Гумеров и др. // Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика. – 2015. – Т. 10, № 2. – С. 4-15.

50. Supercritical Fluid Extraction of Bitumen Using Chemically Modified Carbon Dioxide / H.L.Cosseya et al // The Journal of Supercritical Fluids. – 2019. – Vol. 154. 104599.

51. Kinetic Study for the Ashalcha Heavy Crude Oil Upgrading at Supercritical Water Conditions / G. Félix et al // Fuel. – 2025. – Vol. 380. – Р. 133145.

52. Radfarnia H.R. Supercritical Water Treatment of Oil Sludge, A Viable Route to Valorize Waste Oil Materials / H.R. Radfarnia, C. Khulbe, E.C. Little // Fuel. – 2015. – Vol. 159. – P. 653-658.

53. Sato T. Itoh N. Effect of CO Addition on Upgrading Bitumen in Supercritical Water / T. Sato, T. Sumita, N. Itoh // The Journal of Supercritical Fluids. – 2015. – Vol. 104. – P. 171-176.

54. Experimental Investigation of the Rheological Properties of a Typical Waxy Crude Oil Treated with Supercritical CO2 and the Stability Change in Its Emulsion / G. Sun et al // Energy Fuels. – 2019. – Vol. 33. – P. 4731-4739.

55. Kozhevnikov I. Transformation of Petroleum Asphaltenes in Supercritical Water / I. Kozhevnikov, A. Nuzhdin, O. Martyanov // Journal of Supercritical Fluids – 2010. – Vol. 55. – P. 217-222.

56. An Optimization Study on Heavy Oil Upgrading in Supercritical Water Through the Response Surface Methodology (RSM) / М. Hosseinpour et al // Fuel. – 2020. – Vol. 271. – Р. 117618.

57. Conversion of High-Viscosity Oil of Ashalchinsk Deposit in the Presence of Activated Carbon and Supercritical Aqueous Fluid / E.G. Moiseeva et al // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. – 2021. – Vol. 57. – P. 746-752.

58. Structural Parameters of Resins and Asphaltenes of Natural Asphaltite and Products of Its Conversion in Supercritical Water / V.R. Antipenko et al // AIP Conf. Proc. – 2020. – Vol. 2310. 020022.

59. Critical Review of Asphaltene Properties and Factors Impacting Its Stability in Crude Oil / S. Fakher et al // Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. – 2020. – Vol. 10. – P. 1183-1200.

60. Mechanism of Asphaltene Aggregation Induced by Supercritical CO2: Insights from Molecular Dynamics Simulation / В. Liu et al // RSC Adv. – 2017. – Vol. 7. – P. 50786-50793.

61. Gregoli A.A. Process for Converting Heavy Crudes, Tars, and Bitumens to Lighter Products in the Presence of Brine at Supercritical Conditions / A.A. Gregoli, U.M. Oko, F. Leder // US Patent № 4, 818, 370. – 1989.

62. Brill T.B. Kinetics and Mechanisms of Hydrothermal Organic Reactions / T.B. Brill, P.E. Savage // D.A. Palmer, R. Fernandez-Prini, A.H. Harvey (Eds.), Aqueous Systems at Elevated Temperatures and Pressures: Physical Chemistry in Water, Steam and Hydrothermal Solutions. – Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 2004. – P. 643-675.

63. Akiya N. Role of Water in Formic Acid Decomposition / N. Akiya, P.E. Savage // AIChE Journal. – 1998. – Vol. 44. – P. 405-415.

64. Reactions at Supercritical Conditions: Applications and Fundamentals / P.E. Savage et al // AIChE Journal. – 1995. – Vol. 41. – P. 1723-1778.

65. Moore J.W. Kinetics and Mechanism / J.W. Moore, R.G. Pearson. – 3rd ed. – Wiley, New York, 1981.

66. Sandler S.I. Chemical and Engineering Thermodynamics / S.I. Sandler. – 2nd ed. – Wiley, New York, 1989.

67. Van Eldik R. Activation and Reaction Volumes in Solution 2 / R. Van Eldik, T. Asano, W.J. LeNoble // Chem. Rev. – 1989. – Vol. 89. – P. 549-688.

68. Johnston K.P. Extreme Solvent Effects on Reaction Rate Constants at Supercritical Fluid Conditions / K.P. Johnston, C. Haynes // AIChE Journal. – 1987. – Vol. 33. – P. 2017-2026.

69. Eckert C.A. Molecular Thermodynamics for Chemical Reactor Design / C.A. Eckert, C.K. Hsieh, J.R. McCabe // AIChE J. – 1974. – Vol. 20. – P. 20-36.

70. Hydrolysis in Supercritical Water: Identification and Implication of a Polar Transition State / G.L. Huppert et al // Industrial & Engineering Chemistry Research. – 1989. – Vol. 28. – P. 161-165.

71. Connors K.A. Chemical Kinetics: The Study of Reaction Rates in Solution / K.A. Connors. – VCH Publishers, New York, 1990.

72. Modelling of the Pyrolysis of Tert-Butylbenzene in Supercritical Water / H.J. Ederer et al // The Journal of Supercritical Fluids. – 1999. – Vol. 15. – P. 191-204.

73. Froment G.F. Chemical Reactor Analysis and Design. – 2nd ed. / G.F. Froment, K.B. Bischoff. – Wiley, New York, 1990.

74. Miksa D. Spectroscopy of hydrothermal reactions. 17. Kinetics of the surface catalyzed water gas shift reaction with inadvertent formation of Ni(CO)₄ / D. Miksa, T.B. Brill // Industrial & Engineering Chemistry Research. – 2001. – Vol. 40. – P. 3098-3103.


Рецензия

Для цитирования:


Иманбаев Е.И., Серикказинова А.К., Мукталы Д., Аккенжеева А.Ш., Бусурманова А.Ч. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЕРХКРИТИЧЕСКИХ ФЛЮИДОВ В НЕФТЕПЕРЕРАБОТКЕ. Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. 2025;(2(18)):521-546. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-2(18)-63

For citation:


Imanbayev Y.I., Serikkazinova A.K., Muktaly D., Akkenzheeva A.S., Bussurmanovad A.C. THE USE OF SUPERCRITICAL FLUIDS IN PETROLEUM PROCESSING. Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences. 2025;(2(18)):521-546. (In Russ.) https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-2(18)-63

Просмотров: 510

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2788-7995 (Print)
ISSN 3006-0524 (Online)
X