ВЛИЯНИЕ СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ ВОДЫ И АЦЕТИЛАЦЕТОНАТА ЖЕЛЕЗА (III) НА СОСТАВ ПРОДУКТОВ КРЕКИНГА НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ
Аннотация
В связи со снижением запасов легких нефтей становится все более актуальным вовлечение в переработку тяжелого углеводородного сырья (мазуты, гудроны). Для переработки такого сырья необходима разработка новых и эффективных методов деструкции высокомолекулярных компонентов (смолы, асфальтены), которые позволят получать дистиллятные фракции, а также снизить образование твердого коксоподобного продукта. Одним из перспективных методов является конверсия тяжелого углеводородного сырья в среде сверхкритической воды. В работе представлены результаты сравнительного анализа продуктов термической обработки трех образцов нефтяных остатков (мазуты) в среде сверхкритической воды и в присутствии ацетилацетоната железа (III). Термическую обработку проводили в реакторе-автоклаве при температуре 450 °C и продолжительности – 60 мин. Давление в экспериментах с водой составляло до 47 МПа. Показаны характерные особенности изменения вещественного и фракционного составов продуктов крекинга. Термолиз в среде сверхкритической воды показал, что нефтяные остатки, существенно отличающиеся по составу и физико-химическим характеристикам, по-разному реагируют на гидротермальную обработку. Для двух из трех остатков показано положительное влияние на конверсию, снизился выход твердых продуктов и увеличился выход целевых продуктов (бензиновая и дизельная фракция). С использованием кинетической модели процесса крекинга оценены изменения констант скоростей реакций термических превращений компонентов нефтяных остатков. Показано, что при термическом крекинге наибольшими значениями обладают константы реакций конденсации по маршруту смолы в асфальтены и далее в кокс. Термолиз в среде сверхкритической воды способствует смене направленности протекающих процессов, о чем свидетельствует увеличение значений констант реакций деструкции и снижение констант реакций конденсации.
Для цитирования:
Нальгиева Х.В., Гончаров А.В., Певнева Г.С. Влияние сверхкритической воды и ацетилацетоната железа (III) на состав продуктов крекинга нефтяных остатков. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 7. С. 109-117. DOI: 10.6060/ivkkt.20266907.11t.
Литература
Cheshkova T.V., Sagachenko T.A., Min R.S., Kovalenko E. Yu. Biogenic oxidation of resin-asphaltene compo-nents of heavy oil ̶ part 1: Asphaltenes. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11. P. 110-118 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.12t.
Nalgieva Kh.V., Kopytov M.A. Study of the effect of supercritical water on solid products obtained after crack-ing. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 8. P. 113-120 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246708.14t.
Zhao Q., Niu J., Dong Y., Song Z., Ke B., An P., Jin H., Guo L. Suband supercritical water upgrading of heavy oil: A review of laboratory-scale research on upgrading performance and physicochemical mechanism. J. Chem. Eng. 2024. V. 500. P. 157376. DOI: 10.1016/j.cej.2024.157376.
Fedyaeva O.N., Vostrikov A.A. The products of heavy sulfurrich oil conversion in a counter supercritical water flow and their desulfurization by ZnO nanoparticles. J. Supercrit. Fluids. 2016. V. 111. P. 121-128. DOI: 10.1016/j.supflu.2016.01.020.
Urazov Kh.Kh., Sviridenko N.N., Iovik Y.A., Kolobova E.N., Grabchenko M.V., Kurzina I.A. Effect of hydrogen-donor of heavy crude oil catalytic aquathermolysis in the presence of a nickel-based catalyst. Catalysts. 2022. V. 12. N 10. P. 1154. DOI: 10.3390/catal12101154.
Golmohammadi M., Ahmadi S.J., Towfighi J. Catalytic cracking of heavy petroleum residue in supercritical wa-ter: Study on the effect of different metal oxide nanoparticles. J. Supercrit. Fluids. 2016. V. 113. P. 136-143. DOI: 10.1016/j.supflu.2016.03.023.
Sato T., Trung P.H., Tomita T., Itoh N. Effect of water density and air pressure on partial oxidation of bitumen in supercritical water. Fuel. 2012. V. 95. P. 347-351. DOI: 10.1016/j.fuel.2011.10.016.
Wang, T., Xu J., Liu X., He M. Co-gasification of waste lignin and plastics in supercritical liquids: Comparison of water and carbon dioxide. J. CO2 Util. 2022. V. 66. P. 102248. DOI: 10.1016/j.jcou.2022.102248.
Song Z., Xiu F.R., Qi Y. Degradation and partial oxidation of waste plastic express packaging bags in supercritical water: Resources transformation and pollutants removal. J. Hazard. Mat. 2022. V. 423. P. 127018. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.127018.
Sharan P., Thengane S.K., Yoon T.J., Lewis J.C., Singh R., Currier R.P., Findikoglu A.T. A novel approach for produced water treatment: Supercritical water oxidation and desalination. Desalination. 2022. V. 532. P. 115716. DOI: 10.1016/j.desal.2022.115716.
Yu J., Jiang C., Guan Q., Gu J., Ning P., Miao R., Zhang J. Conversion of low-grade coals in sub-and supercritical water: A review. Fuel. 2018. V. 217. P. 275-284. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.12.113.
Wagner W., Kretzschmar H. Properties of water and steam based on the industrial formulation IAPWS-IF97. Heidelberg: Springer Berlin. 2008. 391 p.
Nasyrova Z.R., Kayukova G.P., Kosachev I.P., Vakhin A.V. Effect of Sub- and Supercritical Water on the Trans-formation of High-Molecular-Mass Components of High-Carbon Rocks from Unconventional Formations (A Re-view). Petroleum Chem. 2023. V. 63. N 4. P. 365-393. DOI: 10.1134/S0965544123030209.
Sviridenko N.N. Cracking of Heavy Oil in Supercritical Water in the Presence of Iron Oxide Nanopowder: As-phaltene Transformations and Process Kinetics. Petroleum Chem. 2023. V. 63. N 5. P. 585-593. DOI: 10.1134/S0965544123050018.
Hosseinpour M., Fatemi S., Ahmadi S.J. Deuterium tracing study of unsaturated aliphatics hydrogenation by supercritical water in upgrading heavy oil. Part II: Hydrogen donating capacity of water in the presence of iron (III) oxide nanocatalyst. J. Supercrit. Fluids. 2016. V. 110. P. 75-82. DOI: 10.1016/j.supflu.2015.12.014.
Nal'gieva Kh.V., Kopytov M.A. Characteristics of High-Molecular-Weight Components Obtained by Thermal Destruction of Oil Residue Asphaltenes in Supercritical Water. SFC. 2024. V. 58. N 2. P. 103-110. DOI: 10.3103/S0361521924020083.
Zhao L.Q., Cheng Z.M., Ding Y., Yuan P.Q., Lu S.X., Yuan W.K. Experimental study on vacuum residuum up-grading through pyrolysis in supercritical water. Energy Fuels. 2006. V. 20. N 5. P. 2067-2071. DOI: 10.1021/ef060110c.
Dmitriev D.Е., Golovko А.К. Transformations of resins and asphaltenes during the thermal treatment of heavy oils. Petrol. Chem. 2010. V. 50. N 2. P. 106 – 113. DOI: 10.1134/S0965544110020040.
Krivtsov E.B., Goncharov A.V. Effect of Styrene Additives on the Cracking Kinetics of Components of High-Sulfur Vacuum Residue. Petrol. Chem. 2020. V. 60. N 3. P. 358–364. DOI: 10.1134/S0965544120030111.
Al-muntaser A.A., Varfolomeev M.A., Suwai, M.A., Feoktistov D.A., Yuan C., Klimovitskii A.E., Gareev B.I., Djimasbe R., Nurgaliev D.K., Kudryashov S.I., Egorova E.V., Fomkin A.V., Petrashov O.V., Afanasiev I.S., Fedorchenko G.D. Hydrogen donating capacity of water in catalytic and non-catalytic aquathermolysis of extraheavy oil: deuterium tracing study. Fuel. 2021. V. 283. P. 118957. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.118957.
