Том 63, № 5 (2023)

Выполнен анализ литературных источников, посвященных исследованиям процессов пиролиза метана в жидких средах для получения водорода. Приводятся результаты и анализ экспериментальных исследований пиролиза метана в одно- и двухкомпонентных металлических расплавах, а также в однослойных солевых и двухслойных (металл-соль) расплавах. Результаты исследований позволяют сделать вывод, что применение бинарных металлических систем эффективнее однокомпонентных расплавов. Сравнение каталитической активности показало, что наиболее эффективны металлические расплавы Ni/Bi и Cu/Bi, в которых конверсия метана достигает более 95% при температурах менее 1200°С. Показано, что эффективность процесса пиролиза обусловлена не только термобарическими условиями и характеристиками барботажных систем, но и реакционной способностью самих сред. Совместное использование расплавов металлов и солей в качестве реакционной среды позволяет существенно повысить конверсию метана за счет каталитической активности металлического расплава и существенно снизить содержание металлических примесей в получаемом углероде.

Методом комплексообразования с тиокарбамидом проведена обработка парафино-нафтеновых фракций (т. кип. до 310°С) трех высоковязких нафтеновых нефтей, относящихся к типам Б¹ и Б² по классификации Ал. А. Петрова. По особенностям молекулярного состава полициклических углеводородов-биомаркеров и адамантанов С₁₁-С₁₃ выбранных нефтей определен преимущественно морской генотип их исходного органического вещества (ОВ) и глинистый состав нефтематеринских пород; при этом в составе одного из образцов обнаружены маркеры, отражающие некоторый вклад террагенных компонентов в нефтематеринское ОВ. Показано, что все нефти образованы в условиях главной зоны нефтеобразования и предположительно подвергались микробиальной трансформации в залежах. Выполнено сравнительное исследование состава адамантановых углеводородов С₁₀-С₁₄ в исходной парафино-нафтеновой фракции, образовавшемся тиокарбамидном аддукте, а также в фильтрате (после выделения аддукта) каждого из образцов нефти. Условия проведенного эксперимента обеспечили степень концентрирования адамантана в аддукте более чем в 100 раз, что позволило определить его содержание в нефти количественно и, используя его как внутренний стандарт, оценить содержание в нефти алкиладамантанов С₁₁-С₁₄. Показано, что среди адамантанов С₁₀-С₁₄ способность к образованию аддукта селективна; при этом коэффициенты извлечения отдельных компонентов различны. Найденные с учетом коэффициентов извлечения концентрации адамантана в расчете на нефть составили (2.7-7.6) × 10^-3 мас. %, для суммы адамантанов С₁₀-С₁₄ - (87-267) × 10^-3 мас. %. В ходе идентификации адамантановых углеводородов (УВ) в исходных парафино-нафтеновых фракциях, аддуктах и фильтратах выявлен ряд других трицикланов (возможных предшественников алкиладамантанов), а также декалиновых УВ, для которых, как и в случае с адамантанами, прослеживается селективная способность к комплексообразованию с тиокарбамидом.

Изучена активность синтезированных in situ суспензий частиц промотированного никелем дисульфида молибдена в реакциях гидроконверсии вакуумного остатка дистилляции нефти. Суспензии частиц катализаторов получали из обратных эмульсий водных растворов прекурсоров - парамолибдата аммония и нитрата никеля непосредственно в сырье ( in situ ). Эксперименты выполняли в проточном реакторе при температуре 430°С, объемной скорости сырья 1 ч^-1, давлении водорода 7 МПа, при атомном отношении Mo : Ni в частицах катализатора от 1 : 0.022 до 1 : 1.43. Исследования фазового состава нерастворимых в толуоле твердых частиц (НРТ), выделенных из гидрогенизатов, показали наличие в дисперсном катализаторе сульфидых фаз MoS₂, Ni₃S₄, Ni₃S₂ . С ростом содержания никеля в составе катализатора наблюдается увеличение каталитической активности последнего в реакциях гидрирования, что подтверждается увеличением конверсии сырья, повышением содержания парафино-нафтеновых углеводородов, снижением содержания серы в составе фракций гидрогенизата и НРТ. Наблюдаемое увеличение конверсии высокомолекулярных компонентов сырья - смол, асфальтенов, тяжелых ароматических углеводородов обусловлено эффектом промотирования никелем дисперсного MoS₂.

Исследован процесс гидродециклизации декалина на цеолитсодержащих катализаторах. Полученные катализаторы охарактеризованы комплексом физико-химических методов анализа (ПЭМ, РЭМ, низкотемпературная адсорбция-десорбция азота, ²⁷Al ЯМР, РФЭС); установлено, что структура цеолита существенным образом влияет на процесс гидродециклизации углеводородов. Процесс гидродециклизации протекает через изомеризацию одного из колец, после чего происходит раскрытие кольца. Введение иридия в состав катализатора способствует получению разветвленных углеводородов. При исследовании процесса гидродециклизации в диапазоне температур 300-400°С и начальном давлении водорода 50 атм, установлено, что наибольшей активностью обладает катализатор состава Ir/BEA. Для декалина степень дециклизации при 350°С составила более 50%.

Синтезирован ряд CeO₂-MgO-катализаторов с различным мольным соотношением для плазменно-каталитического разложения CO₂ до CO и О₂. Катализаторы были приготовлены золь-гель методом и охарактеризованы физико-химическими методами анализа (рентгенофазовый анализ, растровая электронная микроскопия, рентгенофотоэлектронная спекроскопия, низкотемпературная адсорбция-десорбция азота, термопрограммированная десорбция CO₂). Установлено, что наивысшая конверсия CO₂ (31%) достигается в присутствии катализатора с наибольшим содержанием CeO₂. Исследовано также введение в систему H₂; показано, что метанирования CO₂ в присутствии синтезированных образцов не происходит, однако конверсия CO₂ до CO увеличивается вследствие повышения мощности разряда в присутствии молекулярного водорода.

Рассмотрены предпосылки исследований и значение реагентов для пенного дренажа газовых скважин, механизмы пенообразования и обеспечения устойчивости пены, проанализированы преимущества и недостатки обычных реагентов для пенного дренажа. Новые синтезированные пеноотводящие реагенты обладают более высокой стабильностью пены, а добавление полимера значительно улучшает их характеристики. Применение димерных поверхностно-активных веществ (Gemini ПАВ) открывает новые возможности для пенного дренажа при добыче газа. Для дальнейшего повышения устойчивости пены в газовых залежах различных типов используются наночастицы. Приведены перспективы применения высокоэффективных, экологически чистых и пригодных для вторичной переработки реагентов для пенного дренажа.