Физико-химические основы технологии облагораживания тяжелого нефтяного сырья методом сверхкритической флюидной экстракции с использованием наноразмерных сорбционных материалов

Истощение запасов традиционных ресурсов легких нефтей и увеличение доли добычи тяжелых высоковязких нефтей и природных битумов приводит к необходимости поиска и разработки новых технологических процессов переработки и облагораживания тяжелого нефтяного сырья (ТНС) с высоким содержанием асфальтенов, металлорганических и гетероциклических соединений и коксового остатка. Разработка новых технологий должна быть направлена на увеличение глубины переработки ТНС и получение новой продукции с улучшенными свойствами. Наиболее перспективными для достижения этих целей выглядят процессы сольвентной деасфальтизации (СДА) ТНС, реализуемые с использованием сверхкритических флюидов (СФ). Процесс СДА по сравнению с каталитическими и термическими деструктивными процессами глубокой нефтепереработки, отличается высокой гибкостью относительно состава исходного ТНС, выхода и состава получаемых продуктов процесса СДА, не требует использования катализаторов, водорода и сложного реакторного блока и обладают наименьшими удельными капитальными затратами. Параметры проведения процесса СДА (температура и давление процесса, состав сверхкритического флюида) и свойства исходного ТНС определяют состав и выход продуктов процесса СДА: деасфальтизата (ДА) - целевого продукта процесса СДА ТНС: направляемого на дальнейшую переработку, и асфальта (остатка процесса СДА, в котором концентрируются асфальтены, металлорганические и гетероциклические соединения). Использование традиционных неселективных растворителей, таких, как н-пентан приводит к выделению в ДА не только смол, но и части асфальтенов сырья, что сильно ухудшает его качество. Значительно повысить качество ДА без существенного изменения его выхода позволяет добавление твердых минеральных компонентов (наноразмерных сорбционных материалов) к исходному сырью, что приводит к сорбции асфальтенов на их поверхности и препятствует их переходу в ДА. Настоящий проект направлен на проведение систематических междисциплинарных исследований по изучению влияния высокодисперсных сорбционных материалов (в том числе с магнитными свойствами), добавляемых к системе ТНС - растворитель, на повышение эффективности процесса деасфальтизации и деметаллизации ТНС с использованием растворителя в суб- и сверхкритическом состоянии. В рамках работы впервые будут разработаны способы получения материалов с заданными свойствами по отношению к ТНС, изучены их физические и химические свойства и способы их введения и удаления из системы. Будет изучена сорбционная способность синтезированных частиц по отношению к асфальтенам, оценены качество получаемого продукта ДА и показатели процесса СДА. Помимо этого, будет определено влияние условий проведения процесса и фазового состояния растворителя, а также состава и свойств исходного ТНС (тяжелая нефть, нефтяной остаток) с различным содержанием асфальтенов, на эффективность процессов облагораживания ТНС. Полученные результаты послужат основой для разработки новой технологии сверхкритической СДА ТНС, отличающейся возможностью получения максимальных количеств ДА высокого качества и обеспечивающей высокую селективность разделения и удаления асфальтенов.