Разработка научных основ термических процессов превращения тяжелого углеводородного сырья различного происхождения в высококачественные химические продукты на основе данных о составе, структурной организации, стабильности и реакционной способности его компонентов

Объекты исследования: тяжелое углеводородное сырье – тяжелые нефти, природные битумы, вакуумный газойль, мазут, гудрон, органическое вещество горючих сланцев. Цель проекта: Разработка физико-химических методов управления направленностью превращений основных компонентов тяжелого углеводородного сырья (углеводородов, гетероатомных соединений, смол, асфальтенов) в термических процессах для по-лучения продуктов заданного химического состава. Основные результаты: Впервые на основе раствора нитрата никеля в этаноле получен образующийся in-situ катализатор для безводородного крекинга тяжелых нефтей. Присутствие этанола приводит к равномерному формированию прекурсора активной фазы (наноразмерный оксид никеля) в объеме сырья. В результате степень конверсии смол и асфальтенов составляет более 60 % с образованием дополнительно до 32,5 % топливных фракций. Показано, что введение растительного масла и каталитических добавок оксидов железа при термолизе мазута тяжёлой нефти позволяет снизить содержание асфальтенов в 1,5 и кокса в 1,3 раза, увеличить выход дизельных фракций на 9,7 % мас. Установлено, что в процессе крекинга высокосернистого гудрона с добавкой дикумилпероксида деструкции подвергаются бензо- и дибензотиофенсодержащие фрагменты молекул смол и асфальтенов. Отличительной особенностью процесса является последующая конденсация этих фрагментов в кокс, в результате чего снижается содержание серы в целевых продуктах. Изучена термическая стабильность насыщенных и ароматических углеводородов (УВ), смол, асфальтенов нафтеновой и метановой нефтей, а также модельных смесей на основе этих компонентов. Показано, что взаимное влияние компонентов на направленность их термических превращений зависит от природы исходного объекта и не является прямой функцией аддитивного вклада компонентов в образование кокса. С использованием Ru-ионкатализируемого окисления показано, что в составе асфальтенов метанонафтеновой нефти присутствуют фрагменты, соединенные с ароматическим ядром ковалентной связью и соединения, захваченные в межслоевое пространство их макроструктуры. Состав ковалентно связанных фрагментов и окклюдированных соединений существенно различается.