Специалисты Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева в лабораторных условиях под действием повышенного давления и водяных паров очистили тяжелую нефть из локального месторождения. Процесс снизил содержание плотных компонентов в смеси. Научная статья опубликована в журнале Petroleum Science and Technology.
Тяжелая нефть — это смесь углеводородов (соединений углерода и водорода), в которой значительную долю составляют молекулы с длинными цепочками из атомов углерода. Чем больше таких атомов соединено в цепь, тем меньше у вещества летучесть, выше его плотность и больше вероятность, что при комнатной температуре оно будет находиться в твердом состоянии. Также в тяжелой нефти повышено содержание смол (в них кроме атомов углерода и водорода могут быть атомы кислорода, азота и других элементов). Это делает ее менее удобным топливом по сравнению с «обычной» нефтью. Тем не менее мировые запасы тяжелой нефти в несколько раз превышают объем оставшейся «обычной». По современным оценкам, они составляют более 810 миллиардов тонн. Поэтому имеет смысл искать пути разработки месторождений тяжелой нефти и ее очистки от нежелательных примесей.
Один из таких путей протестировали казанские химики в лабораторных условиях. Они использовали тяжелую нефть с Ашальчинского месторождения (Татарстан). По последним данным, она образовалась из остатков морских водорослей и на 45 процентов состоит из смол и асфальтенов — органических веществ с высокой плотностью, твердых при обычных условиях и не растворяющихся в большинстве углеводородов. Долю соединений этих двух категорий желательно снижать. Однако в ашальчинской тяжелой нефти присутствует немало нужных компонентов — ароматических углеводородов (13,7 процента). Их следует по возможности оставить.
Асфальтены и смолы можно удалить из нефти действием высокой температуры и воды. Для этого нужны катализаторы — соединения, которые ускоряют ход реакции, но сами в результате нее не меняют свое строение. В качестве них ученые попробовали применить кальцит (CaCO3), доломит (CaCO3•MgCO3) и пиролюзит (MnO2). Они имитировали карбонатные горные породы. Очистку тяжелой нефти проводили при постоянной температуре 250—300 градусов Цельсия и давлении 1,2−2 МПа под действием перегретого водяного пара, обладающего высокой теплопроводностью.
В результате такой обработки вязкость ашальчинской нефти значительно снизилась. Это произошло потому, что из нее ушли в осадок асфальтены, а смолы разрушились паром, частично превратившись в ароматические соединения. Также в ней снизилось содержание серы и азота, отрицательно влияющих на свойства нефти как топлива и сырья для различных изделий. При этом кристаллическое строение минералов, взятых для ускорения реакций удаления асфальтенов и разложения смол, не изменилось. Отсюда исследователи сделали вывод, что смесь пиролюзита, кальцита и доломита можно использовать как катализатор при очистке тяжелой нефти.
Источник контента: nformio.ru