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. Основные результаты: Установлено, что водород, образующийся при каталитическом крекинге тяжелой нефти в присутствии водного раствора соли нитрата никеля и тетралина, способствует формированию высокоактивной фазы Ni9S8, замедлению коксообразования в 4 раза и удалению серы более чем на 45 % отн. В результате достигается степень конверсии смол и асфальтенов более 40 % с образованием дополнительно до 36,4 % топливных фракций. Совместное использование растительного масла и каталитических добавок на основе оксидов железа при термолизе мазута позволяет снизить выход асфальтенов и кокса в 1,3–1,6 раза. Полученные при термической деструкции компонентов растительного масла олефины препятствуют процессам рекомбинации макрорадикалов, образованных из смолисто-асфальтеновых компонентов, что замедляет образование кокса. Термический крекинг высокосернистых гудронов и горючего сланца приводит к образованию производных тиофена, бензо- и дибензотиофена, отсутствующих в исходных объектах, вследствие деструкции серосодержащих фрагментов, входящих в состав смолисто-асфальтеновых соединений и керогена. Среди новообразованных сернистых соединений преобладают гомологи бензотиофена (более 60 % отн.). Показано, что при крекинге смесей нефтяных компонентов выход кокса увеличивается в ряду: масла → масла + смолы→ масла + смолы + асфальтены → масла + асфальтены → смолы + асфальтены. Полученные данные свидетельствует о том, что присутствие в жидких продуктах «вторичных» смол и «вторичных» асфальтенов является резервом для их участия в реакциях конденсации, приводящих к образованию кокса. Установлено, что изменения молекулярной структуры асфальтенов в зависимости от возраста вмещающих отложений (пермь, пермо-карбон и девон) связаны со снижением в составе усредненных молекул общего количества насыщенных циклов и увеличением числа атомов углерода в парафиновых фрагментах. Асфальтены пермской и девонской нефтей имеют более рыхлую структуру за счет наличия в их составе молекул с более развитым алкильным обрамлением.