ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА АСФАЛЬТЕНОВ НА ВЫХОД ПРОДУКТОВ ТЕРМИЧЕСКОГО И КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ КАРМАЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Аннотация
В работе изучен состав продуктов термического и каталитического крекинга смесей деасфальтенизированной нефти Кармальского месторождения с содержанием асфальтенов 0,0, 5,2 и 10,4%мас. Эксперименты были проведены при температуре 450 °C и продолжительности 100 мин. В качестве катализатора использовали смесь порошков карбида вольфрама и нихрома в количестве 0,1%мас. Установлено, что присутствие катализатора NiCrWC при крекинге смесей деасфальтенизированной нефти с различным содержанием асфальтенов способствует увеличению выхода масел, бензиновых и дизельных фракций и снижению выхода кокса и асфальтенов по сравнению с термокрекингом. При каталитическом крекинге всех исследуемых смесей суммарный выход бензиновых и дизельных фракций превышает 70%мас. Отмечается, что с увеличением содержания асфальтенов при каталитическом крекинге выход бензиновых фракций снижается, а дизельных увеличивается. Показано, что в составе масел при термокрекинге смесей нефти с различным содержанием асфальтенов снижается содержание насыщенных и моноароматических углеводородов, и увеличивается содержание биароматических и триароматических. Показано, что наличие асфальтенов влияет на образование полиароматических углеводородов. При каталитическом крекинге увеличивается содержание насыщенных, моноароматических и биароматических углеводородов, а триароматических и полиароматических снижается. Усредненная структура исходных молекул асфальтенов претерпевает значительные изменения в процессе каталитического крекинга. Молекулы асфальтенов уменьшаются в размерах, становятся одноблочными и более ароматичными, с гораздо меньшим количеством атомов углерода в насыщенных фрагментах. Также данный катализатор способствует снижению содержания гетероатомов в составе образующихся асфальтенов.
Для цитирования:
Свириденко Н.Н., Уразов Х.Х., Сергеев Н.С. Влияние количества асфальтенов на выход продуктов термического и каталитического крекинга тяжелой нефти Кармальского месторождения. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 8. С. 76-84. DOI: 10.6060/ivkkt.20246708.6t.
Литература
Mukhamatdinov I.I., Khaidarova A.R., Mukhamatdinova R.E., Affane B., Vakhin. A.V. Development of a catalyst based on mixed iron oxides for intensification the production of heavy hydrocarbon feedstocks. Fuel. 2022. V. 312. P. 123005. DOI: 10.1016/j.fuel.2021.123005.
Mironov N., Milordov D., Tazeeva E., Tazeev D., Abilova G., Yakubova S., Yakubov M. Impact of Asphaltenes on the Adsorption Behavior of Petroleum Vanadyl Porphyrins: Kinetic and Thermodynamic Aspects. Energy Fuels. 2021. V. 35. P. 14527–14541. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.1c01495.
Maity S.K., Ancheyta, J., Marroquín, Catalytic G. Aquathermolysis Used for Viscosity Reduction of Heavy Crude Oils: A Review. Energy Fuels. 2010. V. 24. N 5. P. 2809–2816. DOI: 10.1021/ef100230k.
Prajapati R., Kohli K., Maity S.K. Slurry phase hydrocracking of heavy oil and residue to produce lighter fuels: An experimental review. Fuel. 2021. V. 288. P. 119686. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119686.
Garcia F.J.O., Arroyo J.A.M., Sánchez P.F., Juárez E.M., Esquivel J.M.D. Hydrocracking kinetics of a heavy crude oil on a liquid catalyst. Energy Fuels. 2017. V. 31. N 7. P. 6794–6799. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.7b00639.
Chen S.-L., Jia S.-S., Luo Y.-H., Zhao S.-Q. Mild cracking solvent deasphalting: a new method for upgrading pe-troleum residue. Fuel. 1994. V. 73. P. 439–442. DOI: 10.1016/0016-2361(94)90100-7.
Pei S., Huang L., Zhang L., Ren S. Experimental study on thermal cracking reactions of ultra-heavy oils during air injection assisted in-situ upgrading process. J. Petrol. Sci. Eng. 2020. V. 195. P. 107850. DOI: 10.1016/j.petrol.2020.107850.
Zhang X., Yan L., Yu G., Zhang S., Dai W. Simulation of heavy-oil thermal cracking process on the basis of car-bon number-based component approach. Comput. Aided Chem. Eng. 2005. V. 20. P. 469–474. DOI: 10.1016/S1570-7946(05)80200-7.
Krivtsov E.B., Goncharov A.V., Sviridenko Y.A., Merzhigot M.I. Kinetic patterns of formation and destruction of thiophene derivatives during heat treatment of oxidation products of high-sulfur vacuum gas oil. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11. P. 32–41 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.15t.
Carrillo J.A., Corredor L.M. Upgrading of heavy crude oils: Castilla. Fuel Proc. Technol. 2013. V. 109. P. 156−162. DOI: 10.1016/j.fuproc.2012.09.059.
Iovik Y.A., Krivtsov E.B. Thermal Transformations of Sulfur-Containing Components of Oxidized Vacuum Gas Oil. Neftekhimiya. 2020. V. 60. P. 341–347 (in Russian). DOI: 10.1134/S0965544120030081.
Shi Q., Zhao S., Zhou Y., Gao J., Xu C. Development of heavy oil upgrading technologies in China. Rev. Chem. Eng. 2019. V. 36. P. 1–19. DOI: 10.1515/revce-2017-0077.
Alonso-Ramírez G., Sánchez-Minero F., Ramírez J., Cuevas-Garcia R., Moreno-Montiel N. Analysis of the thermal hydrocracking of heavy fuel oil. Petrol. Sci. Technol. 2018. V. 36. N 7. P. 507–513. DOI: 10.1080/10916466.2018.1428627.
Eom H.-J., Lee D.-W., Kim S., Chung S.-H., Hur Y.G., Lee K.-Y. Hydrocracking of extraheavy oil using Cs-exchanged phosphotungstic acid (CsxH3−xPW12O40, x = 1−3) catalysts. Fuel. 2014. V. 126. P. 263−270. DOI: 10.1016/j.fuel.2014.02.060.
Du H., Li M., Liu D., Y. Ren, Duan Y. Slurry-phase hydrocracking of heavy oil and model reactant: effect of dispersed Mo catalyst. Appl. Petrochem. Res. 2015. V. 5. P. 89–98. DOI: 10.1007/s13203-014-0092-8.
Chen X., Li T., Xin L., Yang Y., Shan H., Yang C. Inductive effect of basic nitrogen compounds on coke for-mation during the catalytic cracking process. Сatal. Commun. 2016. V. 74. P. 95-98. DOI: 10.1016/j.catcom.2015.11.008.
Nguyen T.S., Tayakout-Fayolle M., Ropars M., Geantet C. Hydroconversion of an Atmospheric Residue with a Dispersed Catalyst in a Batch Reactor: Kinetic Modeling Including Vapor-Liquid Equilibrium. Chem. Eng. Sci. 2013. V. 94. P. 214−223. DOI: 10.1016/j.ces.2013.02.036.
Kohli K., Prajapati R., Maity S.K., Sau M., Sharma B.K. Deactivation of a hydrotreating catalyst during hy-droprocessing of synthetic crude by metal bearing compounds. Fuel. 2019. V. 243. P. 579-589. DOI: 10.1016/j.fuel.2019.01.153.
Kovalenko E.Yu., Sagachenko T.A., Cherednichenko K.A., Gerasimova N.N., Cheshkova T.V., Min R.S. Structural Organization of Asphaltenes and Resins and Composition of Low Polar Components of Heavy Oils. Energy Fuels. 2023. V. 37. N 13. P. 8976–8987. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c01048.
Voronetskaya N.G., Pevneva G.S. Structural transformations of heavy oil resins and asphaltenes during ther-mal cracking. Solid Fuel Chem. 2021. V. 55. P. 165–170. DOI: 10.3103/S0361521921030113.
Pevneva G.S., Voronetskaya N.G., Sviridenko N.N. Thermal and Catalytic Cracking of Asphaltenes / Maltenes Mixtures. J. Siber. Fed. Univ. Chem. 2022. V. 15. N 4. P. 466-475. DOI: 10.17516/1998-2836-0309.
Nalgieva Kh.V., Kopytov M.A. Characteristics of the degradation products of resins and asphaltenes in super-critical water. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11. P. 25–31 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.11t.
Sviridenko N.N., Akimov A.S. Characteristics of products of thermal and catalytic cracking of heavy oil asphaltenes under supercritical water conditions. J. Supercrit. Fluids. 2023. V. 192. P. 105784. DOI: 10.1016/j.supflu.2022.105784.
Nal’gieva Kh.V., Kopytov M.A. Study of the Thermoly-sis Products of Asphaltenes from the Vacuum Residue of Usinskoe Oil Produced in Supercritical Water. Solid Fuel Chem. 2022. V. 56. P. 116–122. DOI: 10.3103/S0361521922020070.
Nassar N.N., Hassan A., Pereira-Almao P. Metal Oxide Nanoparticles for Asphaltene Adsorption and Oxidation. Energy Fuels. 2011. V. 25. P. 1017–1023. DOI: 10.1021/ef101230g.
Akimov Al.S., Zhirov N.A., Barbashin Ya.E., Gerasi-mov E.Yu., Akimov A.S. Synthesis and properties of systems based on Ni- and isopolymolybdate-containing compounds and metastable aluminum oxides. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11. P. 85–91. DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.16t.
Mukhamatdinov I.I., Salih I.S.S., Rakhmatullin I.Z., Sitnov S.A., Laikov A.V., Klochkov V.V., Vakhin A.V. Influence of Co-Based Catalyst on Subfractional Composition of Heavy Oil Asphaltenes during Aquathermolysis. J. Petrol. Sci. Eng. 2019. V. 186. P. 106721. DOI: 10.1016/j.petrol.2019.106721
Vakhin A.V., Aliev F.A., Mukhamatdinov I.I., Sitnov S.A., Kudryashov S.I., Afanasiev I.S., Petrashov O.V., Nurgaliev D.K. Extra-Heavy Oil Aquathermolysis Using Nickel-Based Catalyst: Some Aspects of In-Situ Trans-formation of Catalyst Precursor. Catalysts. 2021. V. 11. P. 1–22. DOI: 10.3390/catal11020189.
Sviridenko N.N. Golovko A.K. Kirik N.P. Anshitz A.G. Upgrading of heavy crude oil by thermal and catalytic cracking in the presence of NiCr/WC catalyst. J. Taiwan Instit. Chem. Eng. 2020. V. 112. P. 97–105. DOI: 10.1016/j.jtice.2020.06.018.
Goncharov, A.V. Krivtsov E.B., Yurlov S.S. The influence of dicumyl peroxide on the change in the structure of asphaltene molecules during the cracking of high-sulfur tars. Solid Fuel Chem. 2022. V. 56. P. 138–144. DOI: 10.3103/S0361521922020021.
Urazov K.K., Sviridenko N.N., Iovik Y.A., Kolobova E.N., Grabchenko M.V., Kurzina I.A., Mukhamatdinov I.I. Effect of hydrogen-donor of heavy crude oil catalytic aquathermolysis in the presence of a nickel-based catalyst. Catalysts. 2022. V. 12. P. 1154. DOI: 10.3390/catal12101154.
Poletaeva O.Yu., Kolchina G.Yu., Leontev A.Yu., Babayev E.R., Movsumzade E.M. Study of composition of highvis-cous heavy oils by method of nuclear magnetic resonant spectroscopy. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 1. P. 52-58. DOI: 10.6060/ivkkt.20216401.6261.
