Исследование состава и свойств смолисто-асфальтеновых компонентов тяжелых нефтяных остатков и изучение возможности их использования в качестве сырья для производства новых материалов.
Руководитель проекта
Петрова Юлия Юрьевна кандидат химических наук, доцент, директор института ИЕиТН СурГУ
Грантодатель:
Российский научный фонд, Департамент образования и науки Ханты-Мансийского автономного округа – Югры.
Сроки реализации:
2022 – 2024 гг.
Аннотация проекта:
В условиях новой стратегии экономического развития все большее внимание уделяется проблемам рационального использования природных ресурсов и в частности нефтяных. Данная проблема является также актуальной в сегодняшней мировой повестке по созданию «зеленой энергетики будущего» и «чистой» планеты, которая предполагает переход к неуглеводородным источникам топлива и снижению углеродного следа при производстве товаров. Однако, вместе с тем, в структуре добыче сегодня растет доля тяжелых высоковязких нефтей при переработке которых актуальной становится проблема утилизации нефтяных остатков с высокой долей смолисто-асфальтеновых компонентов (САВ). Это особенно важно в России, поскольку глубина переработки нефти составляет в среднем около 75 %, и соответственно на долю нефтяных остатков приходится около 25 % перерабатываемого сырья. Традиционно их используют в качестве горюче-смазочных материалов (ГСМ), в производстве дорожного битума, кокса, что с одной стороны не отражает весь потенциал их возможностей, а с другой – негативно влияет на окружающую среду, увеличивая содержание углерода в атмосфере. Все это делает особенно актуальным сегодня поиск новых альтернативных способов использования тяжелых нефтяных остатков.
Для ХМАО данная повестка является особенно актуальной ввиду специфики региона связанной с добычей природных ресурсов на основе углеводородов и необходимостью их рационального использования. В стратегии социально-экономического развития Ханты-Мансийского автономного округа - Югры до 2030 года обозначено направление развития несырьевых видов деятельности, основанных на переработке сырья (нефтегазоперерабатывающий кластер). Для вовлечения региона в общемировую повестку по созданию новых «зеленых технологий» необходимо развитие новых научных направлений, связанных с альтернативным взглядом на использование углеводородных ресурсов – постепенный переход к использованию их в качестве ценного сырья для получения новых материалов для различных отраслей промышленности.
Строение САВ (поликонденсированные нафтеноароматические системы с включением гетероатомов) позволяет рассмотреть их как перспективный материал для синтеза новых полимерных и композитных материалов, которые могут иметь в перспективе широкое применение в технике и промышленности. Например, для получения полимерных матриц, в том числе и графена – современного сырья для микроэлектроники, а также компонентов для деэмульгации нефти, полимерных покрытий, сорбентов, носителей для катализаторов и т.д.
Целью данного проекта является решение научной проблемы рационального использования САВ в качестве сырья для производства углеродных материалов.
Основной акцент исследования будет сделан на изучении химического состава и физико-химических свойств САВ, который позволит выявить влияние их природы на свойства получаемых материалов. На данном этапе развития исследований в этой области такие работы фактически отсутствуют. Научная новизна проекта заключается в новых физико-химических закономерностях зависимости свойств получаемых материалов от состава исходного сырья САВ, что позволит разработать технологию получения новых композитов с улучшенными свойствами. Понимание состава, строения и свойств САВ, которые до сих пор остаются не изученными позволит предлагать рациональные пути их использования. Что в свою очередь откроет новые горизонты как в развитии наук о высокомолекулярных соединениях, наук о новых материалах, термических и термокаталитических процессов их переработки что расширит возможности их рационального использования.
Научная новизна исследований заключается также в разработке способов получения углеродных материалов на основе САВ с использованием высокоэнергетического воздействия (плазменных методов) на основе авторского оригинального безвакуумного электродугового метода с использованием в качестве исходного сырья тяжелых нефтяных остатков(отходов).
