ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА И ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ ОТРАБОТАННЫХ КОМПРЕССОРНЫХ МАСЕЛ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

УДК 661.728.8

Аннотация

Целью данной работы является интенсификация процесса адсорбционной очистки отработанных компрессорных масел, эксплуатируемых на компрессорных станциях АО «Узбекнефтегаз», с использованием модифицированных природных минеральных сорбентов Узбекистана для их повторного внедрения в производство.  Объектами исследования послужили модифицированные природные дисперсные минералы Узбекистана: бентонит Навбахорского месторождения и уникальный сапропелевый минерал, извлеченный с осушенного дна Аральского моря. Сорбенты активировались методами термической, химической и термохимической модификации. Установлено, что термохимическая активация сапропелевого минерала способствует формированию бидисперсной пористой структуры с высокой долей мезопор за счет вымывания аморфных силикатных фаз и частичного выгорания органической матрицы. Модифицированный сапропелевый сорбент проявляет повышенную селективность к кислым компонентам и смолистым веществам, превосходя по эффективности Навбахорский бентонит. Изучены физико-химические и реологические характеристики очищенных масел на соответствие нормативным требованиям ГОСТ. Применение разработанного сапропелевого сорбента позволяет практически полностью восстановить эксплуатационные свойства масел: снизить кинематическую вязкость до 46.8 мм²/с, кислотное число до 0.07 мг КОН/г и повысить температуру вспышки до 216 °C. Разработанный метод обеспечивает глубокую деасидификацию и регенерацию смазочных материалов, способствуя ресурсосбережению и снижению экологической нагрузки в нефтегазовой отрасли.

Abstract

The aim of this work is to intensify the adsorption purification process of waste compressor oils utilized at the compressor stations of JSC "Uzbekneftegaz" using modified natural disperse minerals of Uzbekistan for their subsequent reuse in production. The objects of the study were modified natural disperse minerals of Uzbekistan: bentonite from the Navbakhor deposit and a unique sapropel mineral extracted from the dried bottom of the Aral Sea. The sorbents were activated using thermal, chemical, and thermochemical modification methods. It was established that the thermochemical activation of the sapropel mineral promotes the formation of a bidisperse porous structure with a high proportion of mesopores due to the leaching of amorphous silicate phases and partial burnout of the organic matrix. The modified sapropel sorbent exhibits increased selectivity toward acidic components and resinous substances, outperforming the Navbakhor bentonite in efficiency. The physicochemical and rheological characteristics of the purified oils were studied for compliance with standard GOST requirements. The application of the developed sapropel sorbent allows for almost complete restoration of the performance properties of the oils: reducing kinematic viscosity to 46.8 mm²/s, decreasing the acid number to 0.07 mg KOH/g, and increasing the flash point to 216°C. The developed method ensures deep deacidification and regeneration of lubricants, contributing to resource conservation and reducing the environmental load in the oil and gas industry.

Ключевые слова: сапропелевый минерал, Навбахорский бентонит, модификация, сорбционные свойства, отработанное компрессорное масло, регенерация, ресурсосбережение, кинематическая вязкость.

Keywords: sapropel mineral, Navbakhor bentonite, modification, sorption properties, waste compressor oil, regeneration, resource-saving, kinematic viscosity.

Введение

В современных условиях интенсивного развития промышленного производства, включая нефтегазовый сектор, объемы потребления смазочных материалов, в частности компрессорных масел, непрерывно растут. Постоянное повышение требований к надежности и эффективности эксплуатации компрессорных агрегатов диктует необходимость строгого контроля качества используемых технологических масел. В процессе эксплуатации компрессорные масла подвергаются жестким термическим, механическим и окислительным воздействиям, что приводит к значительному изменению их первоначального химического состава, накоплению смолисто-асфальтеновых веществ, продуктов полимеризации, кокса и механических примесей [1,c.116; 2,c.752]. Накопление этих продуктов ухудшает эксплуатационные свойства масел, вызывая необходимость их частой замены.

Сброс отработанных масел или их нерациональное уничтожение наносит серьезный ущерб окружающей среде и представляет собой потерю ценного углеводородного сырья. В связи с этим разработка и внедрение эффективных ресурсосберегающих технологий регенерации и очистки отработанных компрессорных масел с целью их повторного использования является актуальной научно-технической и экологической задачей. Одним из наиболее экономически оправданных и высокоэффективных методов очистки смазочных материалов является адсорбционный метод, основанный на использовании природных дисперсных минералов в качестве сорбентов [3,c.545].

Целью настоящего исследования является научно-обоснованная разработка эффективной технологии адсорбционной регенерации отработанных компрессорных масел АО «Узбекнефтегаз» с использованием термически и химически модифицированных природных дисперсных материалов Узбекистана (Навбахорского бентонита и сапропеля) для обеспечения их глубокой очистки и повторного использования в производстве.

Материалы и методы

В качестве объектов исследования использовались отработанные компрессорные масла, эксплуатировавшиеся на компрессорных станциях предприятий АО «Узбекнефтегаз», а также природные дисперсные минералы Узбекистана: бентонит Навбахорского месторождения и уникальный сапропелевый минерал, отобранный с осушенного дна Аральского моря. Выбор сапропелевого минерала обусловлен его высокой естественной пористостью, развитой удельной поверхностью и наличием разнообразных органоминеральных комплексов, способных проявлять высокую сорбционную активность по отношению к полярным продуктам старения масел [4,c.29; 5,c.28].

Для повышения сорбционной емкости исходные минералы подвергались различным видам активации: термической (прокаливание при температурах 350–500 °C), химической (обработка растворами минеральных кислот заданной концентрации) и термохимической модификации. Эффективность очистки оценивалась путем контактирования отработанного масла с подготовленными сорбентами в статических и динамических условиях при различных температурах (40–80 °C) и соотношениях фаз. Физико-химические и реологические показатели исходных, отработанных и очищенных масел определялись согласно стандартным ГОСТам: кинематическая вязкость (по ГОСТ 33), температура вспышки в открытом тигле (по ГОСТ 4333), кислотное число (по ГОСТ 5985) и содержание механических примесей (по ГОСТ 6370).

Результаты и их обсуждение

В ходе проведенных экспериментальных исследований изучена кинетика адсорбционной очистки отработанных масел разработанными модифицированными сорбентами. Экспериментальные данные показали, что эффективность удаления продуктов окисления и загрязнений существенно зависит от пористой структуры сорбента и природы его активных центров. Было установлено, что сорбент на основе модифицированного сапропелевого минерала Аральского моря обладает повышенной селективностью по отношению к кислым компонентам и смолистым веществам по сравнению со стандартным Навбахорским бентонитом.

Это объясняется тем, что термохимическая активация сапропеля приводит к вымыванию аморфных силикатных фаз и частичному выгоранию органической матрицы, в результате чего формируется бидисперсная пористая структура с высокой долей мезопор, оптимальных для удержания крупных молекул асфальтосмолистых веществ. В таблице 1 представлены основные физико-химические и эксплуатационные характеристики компрессорного масла на различных этапах его жизненного цикла и после адсорбционной очистки исследуемыми сорбентами [6,c.149; 7,c.208-209].

Таблица 1. Физико-химические показатели компрессорного масла на различных стадиях очистки

Анализ данных, приведенных в таблице 1, показывает, что в процессе эксплуатации компрессорного масла происходит глубокое изменение его ключевых параметров [8,c.159-160]. Кинематическая вязкость отработанного масла возрастает с 46.0 до 54.2 мм²/с, что связано со значительным накоплением в его объеме высокомолекулярных продуктов окисления и смол. Кислотное число увеличивается более чем в 15 раз (до 0.85 мг КОН/г), указывая на накопление свободных органических кислот, инициирующих коррозионные процессы оборудования. Температура вспышки снижается до 185 °C вследствие деструкции углеводородных цепей и попадания легких фракций.

Применение разработанного модифицированного сапропелевого сорбента позволяет практически полностью восстановить эксплуатационные характеристики отработанного масла до уровня исходного товарного продукта. Так, кинематическая вязкость снижается до 46.8 мм²/с, кислотное число падает до 0.07 мг КОН/г (что полностью удовлетворяет жестким требованиям ГОСТа), а температура вспышки повышается до 216 °C за счет эффективного удаления летучих деструктивных компонентов и воды [9,c.45; 10,c.13]. Навбахорский бентонит также демонстрирует выраженный очищающий эффект, однако уступает сапропелевому сорбенту по глубине деасидификации [11,c.33](снижение кислотного числа только до 0.18 мг КОН/г).

Заключение

Таким образом, на основе проведенных комплексных исследований научно обоснована и экспериментально подтверждена высокая эффективность использования модифицированных природных минеральных сорбентов для регенерации отработанных компрессорных масел нефтегазовых производств.

Установлено, что сорбент, полученный путем термохимической активации сапропелевого минерала Аральского моря, превосходит по сорбционной емкости и селективности модифицированный Навбахорский бентонит, обеспечивая практически полное восстановление физико-химических и эксплуатационных свойств масел. Разработанный технологический подход позволяет существенно снизить затраты на закупку свежих смазочных материалов, утилизировать промышленные отходы и решить ряд важнейших экологических и ресурсосберегающих задач нефтегазового комплекса Республики Узбекистан на период 2026–2030 гг.

Список литературы:

1. Klavina A., Auce A., Vanadzins I., Silova A., Dobkevica L. Extraction of biologically active components from freshwater sapropel // Environment. Technology. Resources. – 2019. – Vol. 3. – P. 114–118.
2. Leonova G.A., Bobrov V.A., Krivonogov S.K. Biogeochemical specifics of sapropel formation in Cisbaikalian undrained lakes // Russian Geology and Geophysics. – 2015. – Vol. 56(5). – P. 745–761.
3. Benkovitz A., Matthews A., Teutsch N., Poulton S.W. Tracing water column euxinia in Eastern Mediterranean sapropels S5 and S7 // Chemical Geology. – 2020. – Vol. 545. – P. 119627.
4. Избуллаева М.С., Амонова М.М. Изучение эффективности флокулянтов для очистки сточных вод газоперерабатывающих производств//Universum: технические науки. 2024.-№3(120). Том5. С.27-31.
5. Амонова М.М. Влияние размера частиц сорбентов на основе сапропеля на адсорбционную эффективность // Universum: технические науки.2026.-№1(142). Том5. С.25-29.
6. Amonov M.R., Tukhtaev S.A. Improvement of the regeneration technology of used industrial and compressor oils // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. – 2025. – Vol. 60. – No. 2. – P. 145–151.
7. Чулиев У.Х., Амонов М.Р. Синтетические полимеры для регулирования свойств буровых растворов // Conference of innovative horizons in science Engineering. – 2025. – T. 1. – № 3. – С. 206–210.
8. Амонов М.Р., Чулиев У.Х. Изучение физико-химических и технологических характеристик разработанных буровых растворов // Сборник тезисов IV Международной конференции «Современные тенденции развития нефтегазовой отрасли в эпоху зелёной экономики и цифровизации». – Ташкент, 2025. – С. 159–160.
9. Сайдахмедов Ш.М., Хамидов Б.Н. Регенерация отработанных нефтяных масел // Химическая технология. Переработка нефти и газа. – 2021. – №4. – С. 42–47.
10. Салимов З.С., Тоиров О.З. Адсорбционная очистка смазочных масел местными минеральными сорбентами // Узбекский химический журнал. – 2022. – №2. – С. 18–24.
11. Баракаев А.М., Мамаджанов А.А. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающих производств и экологическая безопасность // Экология и промышленность Узбекистана. – 2023. – №1. – С. 31–35.

References:

1. Klavina A., Auce A., Vanadzins I., Silova A., Dobkevica L. [Extraction of biologically active components from freshwater sapropel]. Environment. Technology. Resources., 2019, Vol. 3, pp. 114–118. (In Russ.)
2. Leonova G.A., Bobrov V.A., Krivonogov S.K. [Biogeochemical specifics of sapropel formation in Cisbaikalian undrained lakes]. Russian Geology and Geophysics, 2015, Vol. 56(5), pp. 745–761. (In Russ.)
3. Benkovitz A., Matthews A., Teutsch N., Poulton S.W. [Tracing water column euxinia in Eastern Mediterranean sapropels S5 and S7]. Chemical Geology, 2020, Vol. 545, p. 119627. (In Russ.)
4. Izbullaeva M.S., Amonova M.M. [Study of the effectiveness of flocculants for sewage treatment in gas processing industries]. Universum: Tekhnicheskie Nauki, 2024, No. 3(120), Vol. 5, pp. 27–31. (In Russ.)
5. Amonova M.M. [Effect of particle size of sorbents based on sapropel on adsorption efficiency]. Universum: Tekhnicheskie Nauki, 2026, No. 1(142), Vol. 5, pp. 25–29. (In Russ.)
6. Amonov M.R., Tukhtaev S.A. [Improvement of the regeneration technology of used industrial and compressor oils]. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 2025, Vol. 60, No. 2, pp. 145–151. (In Russ.)
7. Chuliyev U.Kh., Amonov M.R. [Synthetic polymers for regulating drilling fluid properties]. Conference of Innovative Horizons in Science Engineering, 2025, Vol. 1, No. 3, pp. 206–210. (In Russ.)
8. Amonov M.R., Chuliyev U.Kh. [Study of physicochemical and technological properties of developed drilling fluids]. Collection of abstracts of the IV International Conference "Modern Trends in the Development of the Oil and Gas Industry in the Era of Green Economy and Digitalization". Tashkent, 2025, pp. 159–160. (In Russ.)
9. Saidakhmedov Sh.M., Khamidov B.N. [Regeneration of used oil]. Khimicheskaya Tekhnologiya. Pererabotka Nefti i Gaza, 2021, No. 4, pp. 42–47. (In Russ.)
10. Salimov Z.S., Toirov O.Z. [Adsorptive purification of lubricating oils with local mineral sorbents]. Uzbekskiy Khimicheskiy Zhurnal, 2022, No. 2, pp. 18–24. (In Russ.)
11. Barakaev A.M., Mamadzhanov A.A. [Processes and equipment of oil refining industries and environmental safety]. Ekologiya i Promyshlennost' Uzbekistana, 2023, No. 1, pp. 31–35. (In Russ.)