Том 63, № 2 (2023)

Представлен анализ обобщения литературных данных современного состояния проблемы извлечения высокомолекулярных углеводородных компонентов битуминозных и сланцевых пород за счет процессов внутрипластового преобразования в легкоизвлекаемые формы с использованием суб- и сверхкритической воды. Рассмотрен фазовый состав воды и ее свойства в критическом состоянии, химизм процессов превращения в субкритической (СБВ) и сверхкритической воде (СКВ) модельных полициклических и гетероатомных соединений, содержащих азот, серу, кислород и комплекс металл-порфиринов, а также асфальтенов, нефтеносных песков, тяжелых нефтей и органического вещества (ОВ) керогенсодержащих сланцевых пород. Проведена сравнительная оценка влияния доноров водорода, катализаторов гидрирования и окислительного крекинга для предотвращения коксообразования в процессах преобразования тяжелого углеводородного сырья в СКВ. Детализировано проявление каталитического эффекта минеральной матрицы пород в процессах генерации из них фракций нефти. Результаты исследования возможности использования СБВ и СКВ в качестве среды для преобразования высокомолекулярных компонентов высокоуглеродистых плотных пород нетрадиционных коллекторов, представленные в современной литературе, свидетельствуют о значительном потенциале гидротермальных и сверхкритических флюидных технологий.

Проанализированы данные ЭПР-спектров асфальтенов ряда нефтей девонских и карбоновых отложений Южно-Татарского свода Республики Татарстан (РТ), характеризующихся низким содержанием ванадия, а также ванадиеносных нефтей карбоновых отложений Мелекесской впадины РТ. Для асфальтенов девонских нефтей установлен прямой тренд зависимости содержания свободного стабильного радикала (ССР) от содержания ванадиловых комплексов (ВК), для асфальтенов карбоновых нефтей - обратный тренд. Учитывая выявленный ранее обратный тренд для асфальтенов высоковязких нефтей, обогащенных ванадием, сделано предположение, что противоположные направления связей ССР от ВК (прямое и обратное) могут свидетельствовать о различных структурах асфальтеновых молекул в нефтях с разным содержанием ванадия и, соответственно, о различных источниках и условиях формирования нефтяных залежей. Выявлены особенности ЭПР-характеристик асфальтенов керновых и добываемых нефтей, а также нефтей девонских и карбоновых отложений.

Изучено поглощение кислорода двойной системой эпоксид стирола (ЭС)-серная кислота (СК) в растворе 90 об. % трет -бутанола и 10 об. % хлорбензола (БУХ). Представлены: выражение скорости окисления через концентрации реагентов; аррениусовская зависимость эффективной константы скорости окисления. Сравнение результатов работы с данными по окислению других двойных систем: ЭС - хлорная кислота (ХК) и ЭС - п -толуолсульфокислота (ТСК) приводит к объяснению особенностей окисления этих систем различием природы кислот-катализаторов.

Описывается использование методов компьютерного моделирования и аддитивных технологий для получения материалов защитного слоя с новым дизайном фильтрационных каналов. Компьютерное моделирование структур каналов различной геометрии методами вычислительной гидродинамики (Computational Fluid Dynamics, CFD) позволило определить возможные локации улавливания твердых пылевидных частиц в пеллетах керамических фильтров. Пеллеты фильтров были изготовлены по технологии лазерной стереолитографии из керамического материала. Проведены фильтрационные испытания напечатанных образцов. Исследование структур каналов пеллет методом CFD для определения потенциальных локаций фильтрации и последующее сопоставление полученных результатов моделирования с данными рентгеновской томографии напечатанных пеллет после их испытаний, позволило оценить эффективность компьютерного моделирования CFD для проектирования материалов фильтров. Полученные данные планируется использовать для разработки инновационных защитных материалов с фильтрующими свойствами для конкретных процессов нефтегазопереработки с учетом промышленных условий их реализации.

С применением самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и золь-гель метода разработаны пористые керамические конвертеры трубчатой конфигурации, содержащие моно- и бикомпонентные каталитические системы на основе рения и вольфрама. Данные конвертеры были испытаны в процессе дегидрирования этилбензола в стирол. В результате проведенных исследований установлено, что монокомпонентный вольфрамовый конвертер обладает оптимальными свойствами в ряду изученных образцов, что выражается в повышенной эффективности получения целевого продукта. Показано, что в температурном диапазоне 550-600°С выход стирола достигал ~15 мас. % при максимальной производительности ~ 22 г/(ч·дм³), при этом зауглероживание образца за ~ 6 ч эксперимента не превышала ~ 5 мас. %.

Исследована кинетика термодеструкции каркасных углеводородов: экзо -трицикло[5.2.1.0^2.6]декана ( экзо -ТЦД), его моноциклопропанированного аналога экзо,эндо -тетрацикло[5.3.1.0^2.6.0^8.10]ундекана (ТЦУ-1) и их смеси в соотношении 1 : 3, а также проведено сравнение термической стабильности исследованных соединений. Экспериментально определено мольное количество образующихся газообразных продуктов термодеструкции данных углеводородов и их смеси. Рассчитан равновесный количественный состав продуктов разложения углеводородов и определены тепловые эффекты термодеструкции при термодинамическом и кинетическом контроле реакции.