Разработка научно-технических основ формирования состава и свойств многокомпонентных углеводородных систем с участием асфальтенов, биокомпонентов и полимерных присадок для создания низкосернистых остаточных судовых топлив VLSFO и ULSFO

С вводом в 2024 году новой редакции международного стандарта ISO 8217 снимается ограничение по количеству возможного вовлечения эфиров жирных кислот (ЭЖК) в состав остаточных судовых топлив. Снятие этого ограничения является логичным ответом на вызов, зафиксированный в предыдущей редакции этого стандарта, в которой по решению Международной морской организации (ИМО) в 2020 году содержание серы во всех видах судовых топлив не должно превышать 0,5 % масс. - VLSFO (very-low sulphur fuel oil - очень низкосернистое судовое топливо) и 0,1 % масс. - ULSFO (ultra-low sulphur fuel oil - ультра низкосернистое судовое топливо). Добавление биокомпонентов, не только ЭЖК (или биодизельного топлива), но и отработанных растительных масел (ОРМ), в состав нефтяных систем позволяет повысить экологичность судового топлива за счет снижения содержания серы. Особенно актуальной эта проблема является для остаточных судовых топлив, предназначенных для эксплуатации в Арктике, поскольку при понижении температуры окружающей среды многокомпонентная углеводородная система претерпевает фазовые превращения от гомогенной жидкофазной до гетерогенной системы с выделением в качестве дисперсных структур асфальтенов и н-парафинов, вступающих в сложные взаимодействия и приводящие к потере сидементационной стабильности судового топлива. Полимерные депрессорные присадки (ПДП) на основе сополимеров различных состава и структуры позволяют эффективно улучшать низкотемпературные свойства гидроочищенного дизельного топлива (ДТ), являющегося основным малосернистым компонентом любого остаточного судового топлива VLSFO или ULSFO, встраиваясь в каркас выкристализовывающихся компонентов при понижении температуры системы. Однако вовлечение в нефтяное остаточное судовое топливо биокомпонентов (ЭЖК и ОРМ) по сути приводит к образованию нового продукта - биосудового топлива, которое кардинально отличается структурно-групповым составом от типового судового топлива на нефтяной основе, наличием кислородсодержащих соединений, включающих карбонильные и карбоксильные группы, соотношением насыщенных и ненасыщенных алкильных групп в составе триглицеридов или жирных кислот и др. Научная проблема на решение которой предлагается направить данный проект заключается в установлении зависимостей совокупности указанных факторов, выражающихся в виде структурно-группового состава формальной четырехкомпонентной системы "асфальтены-ЭЖК/ОРМ-ДТ-ПДП", на изменение термодинамических параметров и физико-химических свойств многокомпонентной углеводородной системы - биосудового топлива, которые будут отражаться на показателях качества VLSFO и ULSFO (седиментационная стабильность, вязкостно-температурные и низкотемпературные свойства). Для исследования подобных многокомпонентных углеводородных систем необходимо применение методологических подходов, связанных с использованием комплексных методов анализа, спектроскопии (ИК-Фурье, 1Н- и 13С-ЯМР), структурного анализа (РФА), элементного анализа (РФлА), хроматографии (ГХ и ГХ-МС), а также определением коллоидных свойств системы в различных условиях, в том числе при низких и высоких температурах в широких временных интервалах. Научной новизной проекта будет является создание модели взаимодействия составляющих многокомпонентной углеводородной системы биосудового топлива "асфальтены-ЭЖК/ОРМ-ДТ-ПДП", учитывающую структурно-групповые параметры отдельных компонентов, состав системы и внешние условия. Практическая значимость такой модели позволит комплексно оценить возможности вовлечения тех или иных компонентов в состав биосудового топлива VLSFO и ULSFO для прогнозирования физико-химических свойств системы и соблюдения предъявляемых требований по качеству к товарным продуктам.