11

декабря

2024 год

Новые горизонты переработки тяжелых нефтяных остатков

Ученые-химики Института естественных и технических наук Сургутского госуниверситета реализуют проект «Исследование состава и свойств смолисто-асфальтеновых компонентов тяжелых нефтяных остатков и изучение возможности их использования в качестве сырья для производства новых материалов».

Отметим, работа проводится при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 22-13-20016) на базе Сургутского госуниверситета и Национального исследовательского Томского политехнического университета (далее – НИ ТПУ). В команде проекта под руководством директора Института естественных и технических наук Юлии Петровой – Евгения Францина (НИ ТПУ и СурГУ), Александр Пак (НИ ТПУ), Павел Поваляев (НИ ТПУ и СурГУ), Валентина Егорова (СурГУ) и Дмитрий Зеленцов (СурГУ).

Рабочая группа подчеркивает, что в последние десятилетия переработка тяжелых нефтяных остатков и смолисто-асфальтеновых компонентов – одна из главных проблем мировой нефтяной промышленности. Эти вещества представляют собой сложные органические макромолекулы, которые трудно перерабатывать традиционными методами. Как правило, это приводит к ряду экологических и технологических вызовов. «Проект Российского научного фонда (РНФ), реализуемый нами, открывает новые перспективы для их эффективного использования. Это важный шаг к созданию экологически безопасных и высокоэффективных технологий переработки углеводородных отходов. Полученные научные результаты способствуют решению актуальных проблем, связанных с переработкой нефти и нефтехимических отходов, и открывают возможности для создания инновационных материалов с широким спектром применения», – отмечают исследователи.

Юлия Юрьевна, в чем специфика смолисто-асфальтеновых компонентов?

– Это органические вещества, содержащиеся в тяжелых нефтяных остатках. Они отличаются высокой молекулярной массой и сложной структурой, что делает их трудноперерабатываемыми и обычно приводит к их захоронению или использованию в производстве топлива с низкой добавленной стоимостью. Однако эти вещества обладают уникальными свойствами, которые можно использовать для создания новых материалов, включая углеродные наноматериалы и катализаторы.

Что было сделано в проекте за 2022–2024 годы?

– В течение трех лет реализации проекта группа ученых СурГУ и ТПУ достигли значительных результатов, которые могут кардинально изменить подход к переработке тяжелых нефтяных остатков.

1. Глубокое изучение состава смолисто-асфальтеновых компонентов: Одной из главных задач было выявление состава смолисто-асфальтеновых фракций. В результате этих исследований нами установлено, что смолисто-асфальтеновые вещества содержат значительные количества органических молекул с уникальными свойствами, которые могут быть использованы в качестве исходного сырья для создания новых материалов. Методом пиролитической хроматографии установлено, что асфальтены, содержащие большее количество лабильных гетероатомных структурных фрагментов и длинные парафиновые цепи (по данным РФЭС и структурно-группового анализа), являются менее термостабильными по сравнению с асфальтенами, которые не имеют таковых групп в своем строении.

2. Разработка новых методов переработки тяжелых нефтяных остатков: Для переработки смолисто-асфальтеновых компонентов предложен метод переработки в электродуговой плазме с использованием безвакуумного реактора. За время реализации проекта обработано в энергетическом реакторе открытого типа с горизонтальным расположением электродов около семи образцов разного генезиса для подбора оптимального режима переработки и установлению влияния свойств и строения исходного вещества на производимый продукт.

3. Изучение потенциала в создании новых материалов: Одним из наиболее перспективных направлений работы стало исследование возможности использования смолисто-асфальтеновых компонентов для создания углеродных материалов. Эти материалы могут найти широкое применение в различных отраслях, включая электронику, энергетику, катализ и другие высокотехнологичные области. Нами изучена возможность использования смолисто-асфальтеновых фракций в производстве новых типов катализаторов, что также может значительно улучшить экологическую составляющую нефтехимической переработки.

Каковы результаты и продукты проекта?

– В результате работы над проектом получен ряд уникальных научных данных, которые могут иметь практическое значение в самых разных областях. Разработка новых методов переработки тяжелых нефтяных остатков и смолисто-асфальтеновых компонентов позволяет значительно повысить эффективность использования этих отходов, а также создать новые, а главное – экологически безопасные углеродные материалы. Эти материалы могут быть использованы в таких отраслях, как нефтедобыча, электроника, катализ и даже в производстве биосовместимых материалов для медицины! В будущем планируется дальнейшее совершенствование и масштабирование плазменных методов переработки нефтяных отходов. Кроме того, предполагается расширить исследования в области создания углеродных наноматериалов и катализаторов, что откроет новые горизонты для устойчивого развития нефтехимической промышленности. Результаты проекта, полученные за три года, уже начинают оказывать значительное влияние на развитие научных и технологических направлений, связанных с переработкой углеводородных ресурсов, и открывают новые перспективы для устойчивого использования природных ресурсов в будущем.

Подписывайся на наш Telegram-канал!

Беседовала: Дарья Вейраух