Вестник нефтегазовой отрасли КазахстанаВестник нефтегазовой отрасли Казахстана2707-42262957-806XKMG Engineering10895510.54859/kjogi108955THERMAL PROCESSING OF OIL SHALE AND ITS MIXTURES
WITH FUEL OIL TO PRODUCE COMPONENTS OF MOTOR FUELSDzheldybaevaIndira Mukhametkerimovna<p>PhD, Leading researcher, Research Institute of New Chemical Technologies and Materials</p>indiko_87@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1524-4046KairbekovZhaksyntay K.<p>Sc. (Chemistry), professor</p>zh_kairbekov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0255-2330EsenalievaManshuk Z.<p>Cand. Sc. (Chemistry), Ass. Professor</p>esenalieva@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0817-2048SarmurzinaRaushan G.<p>D. Sc. (Chemistry), professor</p>sarmurzina_r@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9572-9712SuimbaevaSaltanat M.saltanat_suimbayeva@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3990-4974Al-Farabi Kazakh National UniversityKAZENERGY822302202615052026Copyright © , Dzheldybaeva I.M., Kairbekov Z.K., Esenalieva M.Z., Sarmurzina R.G., Suimbaeva S.M.<p><strong>Abstract.</strong></p>
<p><strong>Ground</strong>. Hydrogenation of solid fuels is a universal method for obtaining liquid products, which can be carried out under low hydrogen pressure in relation to the organic mass of oil shale (OMOS) due to the specific structure of OMOS. In this event more than 90% of the organic matter of oil shale can be extracted.</p>
<p><strong>Purpose</strong><strong>:</strong> This article is devoted to the study of the process of hydrogenation of oil shale and a mixture of shale and fuel oil for the production of motor fuel components, assessment of the state and prospects for the application of the method of hydrogenation under low pressure of hydrogen.</p>
<p><strong>Materials and methods. </strong>The objects of the study were the oil shale from the Kenderlyk deposit (Quartz JSC, East Kazakhstan region) and the fuel oil from the Zhanazhol deposit (Aktobe region, Kazakhstan). Hydrogenation was carried out in a rotating autoclave with a volume of 2 liters and on a bench flow unit equipped with a 0.8 L reactor and slurry upgrading (shale liquefaction residues) was processed by pyrolysis in a flow unit with a moving descending layer of heat-transfer medium.</p>
<p><strong>Results.</strong><strong> </strong>According to the results obtained, when increasing the temperature of oil shale hydrogenation from 410 to 440 <sup>0</sup>C at a pressure of 8.0MPa, an increase in gas formation from 10.3 to 12.1 wt.% and hydrogen consumption from 0.8 to 1.5 wt.% is observed, and also the connection of gasoline and diesel fractions increases.<strong> </strong>Increasing the hydrogen pressure from 4.0 to 8.0 MPa leads to increase of the degree of transformation of the organic mass of oil shale by 20% and increase the yield of liquid products (from 40.2 to 50.3 wt.%), gas (6.8 to 10.3 wt.%), water (5.7 to 7.6 wt.%) and the content of gasoline and diesel fuel. Hydrogen pressure above 8.0 MPa has no influence on the process parameters.<strong> </strong>The influence of oil shale concentration, temperature and reaction time on the yield of products of thermocatalytic processing of fuel oil and oil shale has been studied. The optimal reaction conditions are as follows: temperature 415-425 °C, processing time 60 min, and the amount of activating additive (oil shale) 10-12 wt.%. The total yield of distillate fractions reaches 56-59 wt.%.</p>
<p><strong><em>Keywords: </em></strong><em>oil shale, fuel oil, thermal processing, liquid fuel, motor fuels.</em></p>oil shalefuel oilthermal processingliquid fuelmotor fuels.тақтатастмазуттермиялық өңдеусұйық отынымотор отындары.сланецмазуттермическая переработкажидкое топливомоторные топлива.[1. Малолетнев А.С., Наумов К.И., Шведев И.М., Мазнева О.А. Гидрогенизация сланца. – Химия твердого топлива, 2011. №5. С. 29–33. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17056923][2. Назаренко М.Ю., Бажин В.Ю., Салтыкова С.Н., Коновалов Г.В. Изучение физико-химических свойств горючих сланцев. – Кокс и химия, 2014. №3. С. 44–49. https://elibrary.ru/item.asp?id=21367543][3. Малолетнев А.С., Юлин М.К., Воль-Эпштейн А.Б. Термический крекинг тяжелых нефтяных остатков в смеси со сланцем // Химия твердого топлива, 2011. T.45. № 4. С. 20-25. https://elibrary.ru/item.asp?id=16525516][4. Зюба О.А., Глущенко О.Н. Обзор современных методов переработки горючих сланцев и экологическое аспекты их применения // Нефтегазовая геология. Теория и практика, 2012. Т.7, №4. С.1-15.][5. Стрижакова Ю.А., Усова Т.В., Третьякова В.Ф. Горючие сланцы-потенциальный источник сырья для топливно-энергетической и химической промышленности // Химия и химическая технология органических веществ, 2006. №4. С.76-85][6. Стрижакова Ю.А. Пути переработки горючих сланцев в химические продукты // Химия твердого топлива, 2006. №2. С.86-90. https://elibrary.ru/item.asp?id=9218515][7. Герасимов А.М., Сыроежко А.М., Ицковия В.А., Холоднов В.А. Влияние добавки нефтеотходов на процесс термохимической переработки горючих сланцев и бурых углей // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета), 2012. 16(42): С.40-43 https://elibrary.ru/item.asp?id=18322322][8. Герасимов А.М., Сыроежко А.М., Дронов С.В., Страхов В.М. Влияние минеральной части горючего сланца на процесс его совместной термохимической переработки с гудроном // Кокс и химия, 2012. №4. С.37-41 https://elibrary.ru/item.asp?id=17681957][9. М.В. Можайская, В.Г. Сурков, М.А. Копытов, А.К. Головко. Совместный крекинг нефтяного остатка и механоактивированного горючего сланца // Журнал Сибирского университета. Химия, 2019. Т. 12. №3. С. 319-327. DOI: 10.17516/1998-2836-0129.][10. Горлов Е.Г., Котов А.С., Горлова Е.Е. Термокаталитическая переработка нефтяных остатков в присутствии цеолитов и горючих сланцев // Химия твердого топлива, 2009. №1. С.31-38. https://elibrary.ru/item.asp?id=11685403][11. В. М. Аббасов, Г. С. Мухтарова, А. Э. Ализаде, Т. Х. Баширова Использование горючих сланцев в процессе гидрокрекинга тяжелых нефтяных остатков // Технология нефти и газа, 2020. №3 (128). С.13-16. DOI: 10.32935/1815-2600-2020-128-3-13-16][12. Стрижакова Ю.А., Усова Т.В. История развития процессов получения синтетических моторных топлив на основе горючих сланцев // История науки и техники, 2007. №9. С. 32-48][13. Можайская М.В., Певнева Г.С. Влияние концентрации добавки нитрата железа на крекинг смеси мазут-механоактивированный горючий сланец // Материалы конференции «Химия нефти и газа», 2022. С. 258-259. https://elibrary.ru/item.asp?id=49762648][14. Горлова Е.Е., Нефедов Б.К., Горлов Е.Г. Термохимическая переработка мазута совместно с резинотехническими отходами в смеси со сланцем // Современная наука, 2012. №1 (9). С.15-18.][15. Ж. Каирбеков, Джелдыбаева И.М., Ахметов Т.З., Есеналиева М.З., Абильмажинова Д.З. Влияние ультразвука на термохимическую переработку мазута с добавками сланца при разных давлениях // Химический журнал Казахстана, 2021. №1(73). С. 119-126. https://doi.org/10.51580/2021-1/2710-1185.12][16. Ж. Каирбеков, Джелдыбаева И.М., Малолетнев А.С. Применение ультразвукового воздействия для интенсификации термического крекинга мазута в смеси со сланцем // Химия твердого топлива, 2020. №3. С. 62–67. DOI: 10.31857/S0023117720030056 https://www.elibrary.ru/item.asp?doi=10.31857/S0023117720030056][17. Kairbekov Zh., Kairolla S., Kayrzhanova K. Jeldybayeva I.М. Termal utilization of Kenderlyk field shales and solid oil residue // Chemical Journal of Kazakhstan, 2020, No 1(69). P.146-152. https://chemjournal.kz/index.php/journal/article/view/59/43][18. Kairbekov Zh., Jeldybayeva I.М., Akhmetov T.Z., Kairbekov A.Zh. High grade petroleum residue recycling with shale additive // Chemical Journal of Kazakhstan, 2020. No 3. P.189-195. https://chemjournal.kz/index.php/journal/article/view/112][19. Kairbekov Zh.К., Jeldybayeva I.М., Yermoldina Ye., Akhmetov T. Effective use of Oil Shale from the Kendyrlyk Field // Chemical Journal of Kazakhstan, 2018. No4 (64). Р. 124-129. https://chemjournal.kz/index.php/journal/article/view/365][20. Kairbekov Zh.K., Maloletnev A.S., Jeldybayeva I.М. Application of Ultrasonication to Intensify the Thermal Cracking of Fuel Oil in a Mixture with Oil Shale // Solid Fuel Chemistry, 2020, Vol. 54, No. 3, pp. 175–179. DOI: 10.3103/S0361521920030052 https://link.springer.com/article/10.3103/S0361521920030052][21. Ж. Каирбеков, Джелдыбаева И.М., Ахметов Т.З., Есеналиева М.З., Абильмажинова Д.З. Влияние ультразвука на термохимическую переработку мазута с добавками сланца при разных давлениях // Химический журнал Казахстана, 2021. №1(73). С. 119-126. https://doi.org/10.51580/2021-1/2710-1185.12][22. Kairbekov Zh.К., Jeldybayeva I.М., Yermoldina Ye., Akhmetov T. Effective use of Oil Shale from the Kendyrlyk Field // Chemical Journal of Kazakhstan, 2018. No4 (64). Р. 124-129. https://chemjournal.kz/index.php/journal/article/view/365]