Ultrafiltration Separation of Crude Oil and Waste Oil

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Approximately 90 million barrels of crude oil are processed daily worldwide, with separation processes such as distillation accounting for 10−15% of global energy consumption. In this regard, the scientific community is faced with the ambitious task of finding alternative fractionation technologies that are not based on the volatility of individual components of complex liquid mixtures. The driving force of ultrafiltration is the pressure differential across the membrane, enabling separation without phase transitions and with significantly lower energy consumption compared to distillation. In recent years, there has been a growing interest in the development of membrane technologies for the purification and reuse of used lubricating oil. One of the key challenges in membrane filtration of oil and lubricants is their high viscosity. This review examines two approaches to reducing the viscosity of such systems: filtration at elevated temperatures and pre-dilution of the feedstock followed by filtration. A literature analysis revealed that in most cases, ultrafiltration with ceramic membranes is employed in the former approach, while the latter uses more cost-effective polymer membranes. Special attention in the review is given to the issues of membrane fouling and regeneration.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. P. Nebesskaya

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis

Author for correspondence.
Email: nebesskaya@ips.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 29, Leninsky Ave., 119991

A. V. Balynin

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis

Email: nebesskaya@ips.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 29, Leninsky Ave., 119991

A. A. Yushkin

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis

Email: nebesskaya@ips.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 29, Leninsky Ave., 119991

A. V. Markelov

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis; Yaroslavl State Technical University

Email: nebesskaya@ips.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 29, Leninsky Ave., 119991; Yaroslavl, 88, Moskovsky Ave., 150023

V. V. Volkov

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis

Email: nebesskaya@ips.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 29, Leninsky Ave., 119991

References

  1. Sholl D.S., Lively R.P. // Nature. 2016. V. 532. N 7600. P. 435−437.
  2. Duong A., Chattopadhyaya G., Kwok W.Y., Smith K.J. // Fuel. 1997. V. 76. N 9. P. 821−828.
  3. Kutowy O., Guerin P., Tweddle T., Woods J. // Proc. 35th Can. Chem. Eng. Conf. 1985. V. 1. – P. 241.
  4. Kutowy O., Tweddle T.A., Hazlett J.D. // Patent № US4814088A United States.
  5. Sparks B., Hazlett J., Kutowy O., Tweddle T. // American Institute of Chemical Engineers. 1990. V. 36. N 8.
  6. Magomedov R.N., Pripakhaylo A.V., Maryutina T.A., Shamsullin A.I., Ainullov T.S. // Russian Journal of Applied Chemistry. 2019. V. 92. N 12. P. 1634−1648.
  7. Ching M.-J.T.M., Pomerantz A.E., Andrews A.B., Dryden P., Schroeder R., Mullins O.C.,
  8. Barbier J., Marques J., Caumette G., Merdrignac I., Bouyssiere B., Lobinski R., Lienemann C.-P. // Fuel Processing Technology. 2014. V. 119. P. 185−189.
  9. Marques J., Merdrignac I., Baudot A., Barré L., Guillaume D., Espinat D., Brunet S. // Oil & Gas Science and Technology - Revue d’IFP Energies nouvelles. 2008. V. 63. N 1. P. 139.
  10. Юшкин А.А., Балынин А.В., Небесская А.П., Ефимов М.Н., Муратов Д.Г., Карпачева Г.П. // Мембраны И Мембранные Технологии. 2023. Т. 13. N 6. C. 521−534.
  11. Юшкин А.А., Балынин А.В., Небесская А.П., Ефимов М.Н., Бахтин Д.С., Баскаков С.А., Канатьева (Антошкина) А.Ю. // Мембраны И Мембранные Технологии. 2023. Т. 13. N 4. C. 331−344.
  12. Chisca S., Musteata V.-E., Zhang W., Vasylevskyi S., Falca G., Abou-Hamad E., Emwas A.-H., Altunkaya M., Nunes S.P. // Science. 2022. V. 376. N 6597. P. 1105−1110.
  13. Lai W.-C., Smith K.J. // Fuel. 2001. V. 80. N 8. P. 1121−1130.
  14. Duong A., Smith K.J. // The Canadian Journal of Chemical Engineering. 1997. V. 75. N 6. P. 1122−1129.
  15. Ashtari M., Ashrafizadeh S.N., Bayat M. // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2012. V. 82−83. P. 44−49.
  16. Ashtari M., Bayat M., Sattarin M. // Energy & Fuels. 2011. V. 25. N 1. P. 300−306.
  17. Widodo S., Ariono D., Khoiruddin K., Hakim A.N., Wenten I.G. // Environmental Progress & Sustainable Energy. 2018. V. 37. N 6. P. 1867−1881.
  18. Boadu K.O., Joel O.F., Essumang D.K., Evbuomwan B.O. // Chemical Science International Journal. 2019. V. 26. N 4. P. 1−11.
  19. Ratiu S.A., Mihon N.L., Armioni M.D. // Romanian Journal of Automotive Engineering. 2020. V. 26. N 2.
  20. Pinheiro C.T., Quina M.J., Gando-Ferreira L.M. // Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 2021. V. 51. N 18. P. 2015−2050.
  21. Anisuzzaman S.M., Jumaidi M.H., Nasir N.N.M. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. V. 1195. No. 1. P. 012031.
  22. Islam M.S., Sanzida N., Rahman M.M., Alam M.D. // Case Studies in Chemical and Environmental Engineering. 2021. V. 4.. P. 100159.
  23. Sánchez-Alvarracín C., Criollo-Bravo J., Albuja-Arias D., García-Ávila F., Pelaez-Samaniego M.R. // Recycling. 2021. V. 6. N 1. P. 10.
  24. Wang Y., Yang Q., Ke L., Peng Y., Liu Y., Wu Q., Tian X., Dai L., Ruan R., Jiang L. // Fuel. 2021. V. 283. P. 119170.
  25. Ratiu S.A., Tirian G.O., Mihon N.L., Armioni M.D. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2022. V. 1220. N 1. P. 012034.
  26. Mandloi H., Thakur L.S. // International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology. 2023. V. 11. N 6. P. 4368−4371.
  27. Nissar A., Hanief M., Mir F.Q. // International Journal of Energy and Water Resources. 2023. V. 7. N 3. P. 453−464.
  28. Sarkar S., Datta D., Deepak K.S., Mondal B.K., Das B. // Journal of Material Cycles and Waste Management. 2023. V. 25. N 4. P. 1935−1965.
  29. Kupareva A., Mäki-Arvela P., Murzin D.Y. // Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 2013. V. 88. N 10. P. 1780−1793.
  30. Mynin V.N., Smirnova E.B., Katsereva O.V., Komyagin E.A., Terpugov G.V., Smirnov V.N. // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2004. V. 40. N 5. P. 345−350.
  31. Psoch C., Wendler B., Goers B., Wozny G., Ruschel B. // Journal of Membrane Science. 2004. V. 245. N 1. P. 113−121.
  32. Gourgouillon D., Schrive L., Sarrade S. // Environmental Science & Technology. 2000. V. 34. N 16. P. 3469−3473.
  33. Gourgouillon D., Schrive L., Sarrade S., Rios G.M. // Separation Science and Technology. 2000. V. 35. N 13. P. 2045−2061.
  34. Sarrade S., Schrive L., Gourgouillon D., Rios G.M. // Application to used oil regeneration. Separation and Purification Technology. 2001. V. 25. N 1. P. 315−321.
  35. Rodriguez C., Sarrade S., Schrive L., Dresch-Bazile M., Paolucci D., Rios G.M. // Desalination. 2002. V. 144. N 1. P. 173−178.
  36. Федосов С.В., Осадчий Ю.П., Маркелов А.В. // Мембраны И Мембранные Технологии. 2020. Т. 10. N 3. C. 177−189.
  37. Федосов С., Осадчий Ю., Маркелов А., Соколов А. // Мембраны и мембранные технологии. 2021. Т. 11. N 6. C. 435−446.
  38. Fedosov S.V., Markelov A.V., Sokolov A.V., Osadchy Yu.P. // Membranes and Membrane Technologies. 2022. V. 4. N 5. P. 297−305.
  39. Cao Y., Yan F., Li J., Liang X., He B. // Desalination and Water Treatment. 2009. V. 11. N 1−3. P. 73−80.
  40. Rouzegari F., Sargolzaei J., Ramezanian N. // Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. V. 0. N 0. P. 1−16.
  41. White L.S., Nitsch A.R. // Journal of Membrane Science. 2000. V. 179. N 1. P. 267−274.
  42. Ariono D., Widodo S., Khoiruddin K., Wardani A.K., Wenten I.G. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. V. 395. N 1. P. 012018.
  43. Widodo S., Khoiruddin K., Ariono D., Subagjo S., Wenten I.G. // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2020. V. 8. N 3. P. 103789.
  44. Zhu H., Chen K., Sun G., Zhao W., Jiang Q., Xiao C. // Journal of Water Process Engineering. 2023. V. 55. P. 104163.
  45. New Logic Research – Innovative separation solutions since 1987. – URL: https://www.vsep.com/ (дата обращения: 04.10.2024).
  46. Федосов С.В., Блиничев В.Н., Масленников В.А., Осадчий Ю.П., Маркелов А.В. // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2015. Т. 58. N 8. C. 79−82.
  47. Морозов И.В., Масленников В.А., Осадчий Ю.П., Маркелов А.В. // Аграрный вестник Верхневолжья. 2014. N 3 (8). C. 25.
  48. Nebesskaya A., Kanateva A., Borisov R., Yushkin A., Volkov V., Volkov A. // Polymers. 2024. №16. P. 2910.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Spectrum of filtration processes.

Download (207KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».