Главная – Журналы – Поиск по журналам

Проведена постсинтетическая обработка цеолита ZSM-5 водным раствором NaOH с последующим модифицированием обработанного цеолита наноразмерным порошком никеля. Порошок никеля введен в цеолит методом сухого механического смешения. Исследованы текстурные, кислотные и каталитические свойства исходного цеолита ZSM-5 и образцов на его основе после щелочной обработки и модифицирования. Каталитическая активность цеолитов изучена в процессе превращения прямогонной бензиновой фракции нефти. Наряду с определением характеристик целевых продуктов реакции - высокооктановых бензинов, проведен анализ образующихся газообразных углеводородов и углеродных продуктов уплотнения - кокса. Установлено, что щелочная обработка цеолита и последующее смешение его с нанопорошком никеля приводит к снижению величин общей удельной поверхности и общего удельного объема пор, уменьшению концентрации кислотных центров и увеличению их силы. Определено усиление совокупного влияния щелочной обработки и модифицирования нанопорошком никеля на текстурные и кислотные свойства цеолитных катализаторов. Показано, что модифицирование цеолитных катализаторов практически не влияет на состав газообразных продуктов процесса превращения прямогонной бензиновой фракции нефти. При этом постсинтетическая щелочная обработка цеолита ZSM-5 значительно уменьшает его ароматизирующую и крекирующую активность, в результате чего увеличивается выход высокооктановых бензинов с улучшенными экологическими характеристиками. Введение нанопорошка никеля в обработанный щелочью цеолит усиливает эту тенденцию, хотя и несущественно. На модифицированных цеолитах снижается количество углеродных продуктов уплотнения, что будет способствовать увеличению времени стабильной работы полученных катализаторов и улучшению условий их регенерации.

Проведено исследование смол, выделенных из тяжелой высоковязкой нефти Нурлатского месторождения. Комплексом физико-химических методов (ИК-спектроскопия, УФ-спектроскопия, хромато-масс-спектрометрия, химическая деструкция) изучен состав фрагментов, связанных сульфидными и эфирными мостиками в молекулах исходных смол, и жидких продуктов их конверсии при 450 °С в условиях лабораторного эксперимента. Показано, что деструкции подвергаются главным образом фрагменты, связанные в структуре исходного образца через наименее термически устойчивые функциональные группы сложных эфиров и алифатических сульфидов. “Серосвязанные” и “эфиросвязанные” соединения в структуре обоих образцов смол представлены н-алканами, н-алкилциклопентанами, н-алкилциклогексанами и гопанами. Среди “серосвязанных” соединений установлены никельпорфирины. В процессе термолиза наиболее заметно изменяется молекулярный состав “связанных” н-алканов. Разрыв эфирной связи в молекулах вторичных смол приводит к образованию продуктов, содержащих моно- и дибромиды алкилдифенилов. Этот факт свидетельствует о том, что данные ароматические соединения присутствуют в составе смол в виде фрагментов, связанных с другими структурными фрагментами через один и два эфирных мостика.

Проведено исследование процесса экстракции серосодержащих соединений дизельного топлива (ДТ) ионными жидкостями (ИЖ) на основе имидазола с различными заместителями (бутил, октил, нонил, додецил, цетил) в положении 1 имидазольного кольца и определен состав серосодержащих соединений и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) методом хромато-масс-спектрометрии в исходном и очищенном ДТ. Определены оптимальные условия процесса экстракции: температура 30-35 °С, время экстракции 60 мин, соотношение ДТ/ИЖ = 1.66-2. Наиболее эффективным в качестве экстрагента серосодержащих соединений ДТ является 1-нонил-3-метилимидазолия бромид, позволяющий снизить общее содержание серы с 0.369 до 0.143 мас. %. Результаты исследования группового и индивидуального состава производных дибензотиофена (ДБТ) и ПАУ показали, что степень извлечения производных ДБТ и трициклических ароматических углеводородов составляет 66-72 %. В меньшей степени происходит извлечение нафталина и его гомологов - 37 %. Среди гомологов ДБТ наиболее полно извлекается диметилдибензотиофен.

Представлены результаты реологических измерений низкотемпературного состава гелеобразующей композиции на неорганической основе (ГАЛКА^®), разработанной в Институте химии нефти СО РАН. Исследования выполнены на реометре Haake Viscotester IQ с использованием геометрии СС25 (режим осцилляции при частоте 1 Гц) при различных температурах. В ходе амплитудного теста определен диапазон значений деформации и напряжения, соответствующие диапазону линейной вязкоупругости. При заданном значении амплитуды деформации из диапазона линейной вязкоупругости определены зависимости модуля комплексной вязкости (|μ*|), модуля упругости (модуля накопления, G'), модуля вязкости (модуля потерь, G'') от времени при значениях температуры 38, 30 и 20 °С. Охарактеризована кинетика процесса образования геля, по наибольшему значению модуля упругости оценена максимальная прочность сформировавшейся структуры, определены время формирования последней и точки начала гелеобразования.

Проведено лабораторное моделирование нефтяного загрязнения водных объектов с использованием системы “дизельное топливо - вода - минеральная фаза”. Методом газовой хромато-масс-спектрометрии изучены содержание и состав органических соединений в каждой из составляющих систему частей. Выявлен характер изменения состава присутствующих в дизельном топливе н-алканов, полициклических ароматических и нафтеновых углеводородов, циклогексанов, алкилбензолов и триметилалкилбензолов при переходе из дизельного топлива в водную и минеральную фазы.

Исследованы продукты окислительной деструкции асфальтенов тяжелых палеозойских нефтей Ашальчинского и Нурлатского месторождений, различающихся возрастом вмещающих отложений. Показано, что при окислении асфальтенов обеих нефтей пероксидом водорода в присутствии уксусной кислоты идет высвобождение окклюдированных соединений. В их составе идентифицированы н-алканы, стераны, гопаны и метиловые эфиры н-алкановых кислот. Особенностью асфальтенов нурлатской нефти, залегающей в девонских отложениях, является наличие н-алкенов в составе захваченных соединений. Наличие окклюдированных соединений в структуре асфальтенов подтверждается результатами рентгенофазового анализа.

Исследовано экологическое состояние труднодоступных нефтедобывающих территорий Западной Сибири. Представлены результаты анализа динамики значений вегетационного индекса EVI (Enchanced Vegetation Index) с целью оценки состояния растительного покрова территорий углеводородных месторождений Ямало-Ненецкого автономного округа по спутниковым данным MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer). Проведен расчет средних значений EVI растительности территорий месторождений за полные периоды вегетации с 25 мая по 20 сентября 2013-2022 гг. Установлено, что в среднем значения индекса EVI за весь период вегетации в 2022 г. стали выше более чем на 20 % по сравнению с данными 2013 г., а также выявлены тенденции увеличения EVI в заключительном периоде вегетации за исследуемый 10-летний период.

Исследовано совместное окисление газообразных (пропан, бутан) и жидких (н-гептан, н-октан, н-нонан, н-декан) алканов в плазме барьерного разряда в кислороде. В процессе окисления происходит одновременное превращение как газообразных, так и жидких углеводородов. Среди продуктов реакции обнаружены различные углеводородные газы С₁–С₄ и преимущественно кислородсодержащие соединения, соответствующие гидроксильным и карбонильным соединениям с тем же числом атомов углерода в молекуле, что и в исходных алканах. На стадии инициирования химической реакции в барьерном разряде происходит взаимодействие электронов разряда со всеми молекулами исходной смеси с образованием атомарного кислорода и различных углеводородных радикалов. Дальнейшее их превращение приводит к появлению пероксидных радикалов соответствующих алканов, в результате диспропорционирования которых происходит образование гидроксильных и карбонильных соединений. Механизм окисления газообразных алканов в общих чертах сопоставим с механизмом окисления жидких углеводородов в барьерном разряде, ключевую роль в механизме совместного окисления алканов играет реакция взаимодействия атомарного кислорода с газообразным или жидким алканом. На основании экспериментальных и литературных данных предложен вероятный механизм совместного окисления газообразных и жидких алканов в барьерном разряде, а также выведено простое выражение, связывающее константы скорости реакций взаимодействия атомарного кислорода и молекул алканов с концентрацией углеводородов в газовой фазе разрядного промежутка реактора. Используя полученное выражение, можно оценить направление процесса окисления смесей газообразных и жидких алканов, а также с привлечением экспериментальных данных рассчитать отсутствующие в литературе величины констант скоростей взаимодействия атомарного кислорода и молекулы алкана. Полученные результаты позволяют оптимизировать условия эксперимента по окислению смесей газообразных и жидких алканов с преимущественным окислением газообразного алкана. Приведенные данные будут полезны при разработке эффективных способов прямой переработки широкой фракции легких углеводородов.

Синтезированы образцы цеолита структурного типа MFI (ZSM-5) с использованием в качестве темплата пентаэритрита (ПЭР), или карбамида (КА), или глубокого эвтектического растворителя (ГЭР) - бинарной смеси, состоящей из смеси ПЭР и КА. Методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа установлено, что природа применяемых при синтезе цеолитов темплатов оказывает влияние на чистоту фазы и степень кристалличности полученных образцов. Изучены текстурные и кислотные свойства цеолитов и молибденсодержащих катализаторов, приготовленных на их основе методом сухого механического смешения с наноразмерным порошком молибдена. Показано, что текстурные свойства цеолитов зависят от природы темплата. Применение КА способствовало получению цеолита с максимальными значениями величин удельной поверхности и объема пор. Сила кислотных центров немодифицированных образцов в зависимости от структурообразующей добавки уменьшается в ряду: ГЭР > КА > ПЭР, а концентрация кислотных центров, наоборот, снижается для цеолитов в ряду: ПЭР > КА >ГЭР. Каталитическая активность синтезированных материалов изучена в процессах неокислительной конверсии метана и облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти. Установлена зависимость активности и стабильности образцов от их физико-химических свойств, обусловленных природой темплата. Показано, что цеолит, синтезированный с использованием ГЭР, и катализатор 4.0%Мо/ZSM-5, полученный на его основе, проявляют более высокую активность и стабильность в процессах неокислительной конверсии метана в ароматические углеводороды и облагораживании прямогонной бензиновой фракции нефти по сравнению с цеолитами ПЭР или КА и катализаторами на их основе.

Рассмотрены способы получения криогелей и гидрогелей из вязкотекучих водных растворов поливинилового спирта (ПВС) и изучены их реологические свойства. Замораживание водного раствора ПВС, выдерживание его при отрицательной температуре и последующее оттаивание при положительной температуре приводит к формированию упругих криогелей. Химическая “сшивка” индивидуальных макромолекул ПВС в пространственные сетки сопровождается переходом водных растворов в гидрогели. Для структурирования полимерных растворов химическим способом использовали тетраборат натрия и глиоксаль. Установлено, что взаимодействие указанных реагентов с функциональными группами полимера подтверждается возрастанием вязкости трехкомпонентных систем “ПВС - глиоксаль - вода” и “ПВС - тетраборат натрия - вода” с течением времени. Исследована кинетика гелеобразования продуктов химических реакций при разных концентрациях. Показано, что в обоих случаях (ПВС - глиоксаль и ПВС - тетраборат натрия) вязкость исследованных систем возрастает с увеличением концентрации низкомолекулярных реагентов. Гидрогели, образованные при положительной температуре, подвергали дополнительному циклу замораживания-оттаивания, получали криогели и исследовали реологические свойства последних. Выявлено, что упругие свойства криогелей более выражены, чем гидрогелей. Гидрогели можно использовать как мгновенно гелеобразующие системы для защиты от опасных химикатов и создания противофильтрационных барьеров в гидротехнических сооружениях, у которых после криогенного воздействия усиливаются упругие свойства.