Algunos aportes en la extracción de vanadio, níquel y azufre en petrocoque

Some contributions in the extraction of vanadium, nickel and sulfur in petcoke

  • Ligbel Sánchez Castillo
  • Gusdanis Alberto Campos García
  • Ana Beatriz Cáceres

Resumen

Se presentan algunas contribuciones procedimentales para la extracción de vanadio (V), níquel (Ni) y azufre (S) en petrocoque. Las muestras se sometieron a varios procesos de extracción inducidos por agitación mecánica a 50°C, radiación UV y microondas, empleando como agentes extractantes: HCl:HNO3 (1:1) al 10 y 20%,  H2O2 al 30%, HCl al 10%, NH4OH al 10 y 20% y H2O desionizada. La caracterización de las muestras y la cuantificación de los elementos estudiados, se realizó por análisis elemental, análisis térmico, cromatografía iónica, espectrometría de emisión atómica con plasma acoplado inductivamente (ICP-AES) y fluorescencia de rayos X (XRF). Se encontró la mayor eficiencia, induciendo la extracción con radiación microondas, obteniendo 41% para S con una solución al 20% de HCl:HNO3 (1:1) y para V de 20% con H2O2. La agitación mecánica a 50°C resultó eficiente para la extracción de Ni (2,5%) con HCl:HNO3 (1:1) al 10%. De igual manera, resultó una excelente alternativa para la extracción de S, alcanzando valores hasta de 26%. De forma similar, los procedimientos inducidos con radiación UV, también resultaron eficientes en la extracción de S, obteniendo entre 26 y 37% con las soluciones de ácidos al 20%, NH4OH al 10% y H2O2. Por otra parte, empleando la extracción Soxhlet solo con H2O desionizada, se demostró que es posible extraer hasta un 6% de V, Ni y S presentes en el petrocoque, lo que sugiere que estos elementos se encuentren disponibles en el ecosistema circundante a los depósitos de coque en las refinerías


Palabras clave: Petrocoque, extracción de V, Ni y S, contaminación ambiental.  


Abstract:


Some procedural contributions for the extraction of vanadium (V), nickel (Ni) and sulfur (S) are presented in petcoke. The samples were subjected to various extraction processes induced by mechanical stirring at 50°C, UV and microwave radiation, using as extractants agents: 10 and 20% HCl:HNO3 (1:1), 30% H2O2, 10% HCl, 10 and 20% NH4OH and deionized H2O. The characterization of the samples and quantification of the studied elements was carried out by elemental analysis, thermal analysis, ion chromatography, atomic emission spectrometry and inductively coupled plasma (ICP-AES) and X-ray fluorescence (XRF). It found greater efficiency, inducing extraction under microwave irradiation, obtaining S extractions of 41% with a 20% solution of HCl:HNO3 (1:1) and 20% of V with H2O2. The mechanical stirring at 50°C was efficient for the extraction of Ni (2.5%) with 10% HCl:HNO3 (1:1). Similarly, it proved an excellent alternative for extraction of S, reaching percentages up to 26%. The UV radiation induced methods also were effective in removing S, getting between 26 and 37% with 20% of acid solutions, 10% NH4OH and H2O2. On the other hand, using the Soxhlet extraction alone with deionized H2O, it was shown that it is possible to extract up to 6% of V, Ni and S present in the petcoke, suggesting that these elements are available in the surrounding ecosystem coke deposits in refineries.


Key words: Petcoke, extraction of V, Ni and S, environmental pollution.  

##plugins.generic.usageStats.downloads##

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Citas

Al-Haj-Ibraim, H., Morsi, B. I. (1992). Desulphurization of petroleum coke: a review. Ind. Eng. Chem. Res. 31 (8) 1835-1840.

Aslanov, L.A., Anisimov, A.V. (2004). Selective removal of sulfur compounds from petroleum products using ionic liquids. Petroleum Chem. 44 (2) 65-69.

Babich, I.V., Moulijn, J.A. (2003). Science and technology of novel processes for deep desulphurization of oil refinery streams: a review. Fuel. 82, 607-631.

Birghila, S., Carazeanu Popovici, I. (2013). Evaluation of the Physical-Chemical Properties in Petroleum Coke. Advances in Petroleum Exploration and Development. 6 (2) 28-31.

Borah, D., Baruah, M. K., Haque, I. (2001). Oxidation of high sulphur coal. Part 1. Desulphurisation and evidence of the formation of oxidized organic sulphur species. Fuel.
80, 501-507.

Campos, G., Rivas, E., Sánchez, L., Cáceres, A., Bravo, B., Chávez, G., Ysambertt, F., Márquez. N., Acevedo, S. (2012). Estudio de recuperación de vanadio y níquel en un crudo pesado y en su fracción de asfaltenos y maltenos por ICP-OES. Ciencia. 20 (1) 52-59.

Elsamak, G.G., Öztaş, N.A., Yürüm, Y. (2003). Chemical desulfurization of Turkish Cayirhan lignite with HI using microwave and thermal energy. Fuel. 82, 531-537.

Fernández, A.J., Ternero M., Fernández, F., Gutiérrez A., Trigo, D. (2006). Chemical speciation of trace metals in fine airborne particles: advances in operational performance of a new sequential extraction scheme. International Journal of Environmental Analytical Chemistry. 86, 9-10, 641-651.

Hassan Al-Haj Ibrahim (2014). Characterization and Thermal Treatment of Syrian Petcoke Fines. Current Advances in Energy Research. 1 (2) 62-66.

Jin, X., Qian, W., Chuan, H., Songyun, D. (2013) Comparison of removal of sulfur from high- sulfur petroleum coke. Journal of Central South University Science and Technology. 3, 880-884.

Jin-Sheng, Z., Li-Hua, L., Xiu-Ping, L. (2006). Determination of vanadium in petroleum coke by microwave digestion-spectrophotometry. Fenxi Shiyanshi. 25 (1) 83-86.

Jochová, M., Punčochár, M., Horáček, J., Štamberg, K., Vopálka, D. (2004). Removal of heavy metals from water by lignite-based sorbents. Fuel. 83, 1197-1203.

Katz, R. (2001). Petrocoque (II) Efectos ambientales de la sustitución de carbón por petrocoque en la generación eléctrica y procesos industriales. Ambiente y Desarrollo XVII.
1, 22-29.

Kraüter, M. C., Pérez, M. M. (2003). Estudio preliminar del reciclaje de ácido en la desmetalización y desulfuración simultánea de coques de petróleo venezolanos vía microondas. Revista de la Facultad de Ingeniería de la UCV, 18 (1) 73-81.

Liu, G., Xu, X., Gao, L. (2004). Study on the deferrization and desalting for crude oils. Energ.& Fuel. 18, 918-923.

Meffe, S., Perkson, A., Trass, O. (1996). Coal beneficiation and organic sulfur removal. Fuel.75 (1) 25-30.

Mohebali, G., Ball, A.S. (2008). Biocatalytic desulfurization (BDS) of petrodiesel fuels, Review. Microbiology. 154, 2169-2183.

Muherjee, S., Borthakur, P. C. (2001). Chemical demineralization/ desulphurization of high sulfur coal using sodium hydroxide and acid solutions. Fuel. 80, 2037-2040.

PDVSA (2008) Investigación y Desarrollo para Alcanzar la Soberanía Tecnológica en Petróleo y Gas. 1er Congreso Internacional de Crudos Pesados, Maturín, Venezuela.

Pysh’yev, S. V., Gayvanovych, V. I., Pattek-Janczyk, A., Stanek, J. (2004). Oxidative desulfurization of sulphur-rich coal. Fuel. 83, 1117-1122.

Ramos Santos, A., Da Silva, R.J., Grillo Renó, M.L. (2015) Analysis of Petroleum Coke Consumption in Some Industrial Sectors. Journal of Petroleum Science Research. 4 (1) 1-
7.

Ratanakandilok, S., Ngamprasertsith, S., Prasassarakich, P. (2001). Coal desulfurization with methanol/water and methanol/KOH. Fuel. 80, 1937-1942.

Requena, A., Pérez, M.M., Delgado, L.A. (2008) Formación de la textura del coque de petróleo en coquizadores retardados. Revista de la Facultad de Ingeniería de la UCV, 23 (3) 103-112.

Salazar, S., Pérez, N., Urbina, R., Meza, A.. (2015) Evaluación de posibles mejoras en la calidad del coque retardado venezolano por medio del manejo de las condiciones de diseño y operación del tambor de coquización. Rev. LatinAm. Metal. Mater. 35 (2) 326-333.

Samit, M., Borthakur, P. C. (2003). Effects of alkali treatment on ash and sulphur removal from Assam coal. Fuel Process. Technol. 85, 93-101.

Santos, A. R., Silva, R. J. (2008). Análisis del Consumo de Coque de Petróleo en Algunos Sectores Industriales. Información Tecnológica. 19 (2) 93-102.

Shimizu, K., Iwami, Y., Suganuma, A., Saito, I. (1997). Behaviour of sulfur in high-sulfur coal in a superacidic medium without gaseous hydrogen. Fuel. 76 (10) 939-943.

Speight, J. G. (1999). The desulfurization of heavy oils and residua. Second Edition. New York, USA. Marcel Dekker, Inc. 1-36, 127-205.

Standard Test Method for Gross Calorific Value of Coal and Coke. ASTM, D5865-04. Standard Test Methods for Sulfur in the Analysis Sample of Coal and Coke Using High
Temperature Tube Furnace Combustion Methods. ASTM, D4239-04.

Uzun, D., Ozdogan, S. (2004). The behavior of sulphur forms of three lignites exposed to pyrolysis temperaturas between 350 and 950ºC. Fuel. 83, 1063-1070.

Wang, S., Xu, X., Yang, J., Gao, J. (2011). Effect of the carboxymethyl chitosan on removal of nickel and vanadium from crude oil in the presence of microwave irradiation. Fuel Processing Technology. 92, 486-492.

Zhagn, L., Sato, A., Ninomiya, Y., Sasaoka, E. (2003). In situ desulfurization during combustion of high-sulfur coals added with sulfur capture sorbents. Fuel. 82, 255-266.
Publicado
2016-12-01
Sección
Ciencias Químicas