Индуцированная низковольтными разрядами в жидкой фазе переработка тяжелых нефтепродуктов

Во всем мире месторождения высококачественной легкой нефти истощаются и стоимость ее добычи возрастает. В будущем использование нефти, вероятно, будет сосредоточено на тяжелой нефти, включая битумные пески, сверхтяжелую нефть и остатки нефтепереработки. От обычной нативной нефти тяжелая нефть отличается низким отношением водорода к углероду, высоким содержанием гетероатомов (азота, кислорода, серы) и металлов, сконцентрированных в асфальтеновой фракции. Поэтому переработка тяжелых нефтей и нефтяных фракций традиционными технологиями часто представляет собой сложную задачу. Фундаментальные и прикладные исследования в области плазмохимического крекинга углеводородов показывают, что этот метод переработки тяжелых нефтепродуктов (мазут, вакуумный газойль, тяжелые остатки каталитического крекинга и др.) является конкурентным процессом традиционным методам переработки тяжелых нефтяных остатков. Механизм процесса плазмохимического крекинга представляет собой совокупность реакций радикально-цепных превращений, инициируемых электрическим разрядом за счет перевода молекул углеводородов в возбужденное (триплетное) состояние и их дальнейших превращений. Такой метод индуцирования химических реакций обеспечивает разрыв связей С-С, С-H, C-S при относительно низких температурах (до 120 ̊С) и давлении (до 1 МПа) в реакторе. При этом происходит образование свободных радикалов, карбенов, ион-радикалов и других частиц, а также протекают реакции дегидрирования, изомеризации, конденсации и др. при взаимодействии промежуточных активных частиц между собой во время релаксации. Невозбужденные молекулы, оказавшиеся вне зоны плазменного образования, также частично вовлекаются в реакции с активными частицами, диффундирующими из зоны электрического разряда. Цель заявленного проекта заключается в изучении физико–химических закономерностей и формировании теоретических основ плазмохимического крекинга углеводородов при воздействии низковольтных разрядов на углеводороды в жидкой фазе. Задачей проекта является определение параметров процесса плазмохимического крекинга, обеспечивающих наибольший выход светлых фракций, ацетилена, водорода, этилена и уменьшение энергетических затрат на осуществление процесса получения востребованных углеродных материалов. Исследования, выполняемые в проекте, позволят изучить влияние концентрации и типа допирующих добавок и источников водорода; времени пребывания сырья в реакционном пространстве; температуры и давления в реакторе; напряжения и мощности электрических разрядов, а также времени воздействия низкотемпературной неравновесной плазмой на состав получаемых продуктов и удельные энергозатраты при плазмохимическом крекинге тяжелых нефтяных фракций. Ожидаемые результаты заявленного проекта: будут разработаны теоретические основы технологии плазмохимического крекинга тяжелых нефтепродуктов, определены оптимальные условия проведения процесса в зависимости от состава сырья при минимальных энергозатратах, а также выявлен вероятный механизм низкотемпературного плазмокрекинга.