Читайте больше новостей в нашем Telegram-канале и канале в MAX
Новый катализатор на основе оксида никеля и стеариновой кислоты позволяет превращать тяжелую нефть в аналог легких сортов непосредственно в пласте.
С помощью математической модели группа химиков из России, Йемена и Мексики, работающих в Казанском федеральном университет (ФГОУ ВПО КФУ), создала никелевый катализатор, способный удалять до 97% соединений серы из тяжелой нефти и преобразовывать ее в подобие легкой нефти.
Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
Легкодоступные запасы легкой нефти на Земле существенным образом ограничены. Это побуждает ученых создавать технологии, которые облегчают добычу тяжелой нефти на месторождениях, а также очищают ее от серы. В КФУ разработали подход, который позволяет всесторонне изучать процессы, происходящие при взаимодействиях тяжелой нефти с катализаторами.
Одно из преимуществ новой технологии в том, что часть этих реакций можно осуществлять внутри нефтеносных пластов, что позволит преобразовать тяжелую нефть в легкую нефть прямо на месторождении. Это упростит добычу трудноизвлекаемых запасов (ТрИЗ) нефти и газа.
Как пояснил директор центра технологического парка «Малотоннажные химические технологии» КФУ М. Варфоломеев, созданная модель не только доказала эффективность использования соединений никеля, но и объяснила механизм их действия. Все это позволит усовершенствовать технологии добычи и обработки тяжелой нефти и тем самым уменьшить трудозатраты и стоимость этого процесса.
Обработка тяжёлой нефти требует комплексного подхода на всех этапах - от добычи до переработки.
Научный сотрудник КФУ А. Аль-Мунтасер, чьи слова приводит пресс-служба РНФ, поведал, что для отслеживания ключевых химических стадий процесса исследователи использовали не серосодержащий компонент тяжёлой нефти, а модельное серосодержащее соединение - дибензилсульфид.
Дибензилсульфид - органическое соединение, симметричный тиоэфир с химической формулой (С6Н5СН2)2S. Оно позволяет воспроизвести поведение серосодержащих компонентов, характерных для нетрадиционного углеводородного сырья, и при этом точно фиксировать направление превращений и скорость реакций.
Результаты экспериментов КФУ.
Проведенные учеными опыты и модельные расчеты показали, что соединения оксида никеля и стеариновой кислоты (хорошо растворимого в нефти катализатора) довольно эффективны.
Без катализатора удалялось до 20 % серы, с никелевым катализатором - 97 %. При 300 °C и давлении в 2 раза выше атмосферного вода превращалась в пар, никель ускорял взаимодействие сырья с водой. При этом выделялся водород, который связывал серу и выводил её в виде газа.
Построена математическая модель из 15 реакций, объясняющая механизм действия катализатора.
Тяжелая нефть характеризуется повышенной вязкостью и высоким содержанием серы, ванадия и никеля, что затрудняет ее транспортировку и переработку. По оценкам международных энергетических агентств, мировые запасы тяжелой нефти и природных битумов в несколько раз превышают запасы легкой нефти, однако их промышленная добыча остается технологически сложной и затратной.
Разработка эффективных катализаторов для гидрообессеривания (гидроочистки) является одним из приоритетных направлений современной нефтехимии. Гидроочистка обеспечивает превращение сероорганических соединений (меркаптаны, сульфиды, дисульфиды) - в сероводород (H2S) и очищенные углеводороды. Катализаторы гидрообессеривания обычно состоят из нескольких компонентов: активные металлы (никель, кобальт придают катализаторам дегидрирующие свойства, а молибден, вольфрам повышают активность в реакциях гидрогенолиза сернистых соединений), носитель с высокой механической прочностью, развитой удельной поверхностью, модификаторы (кремний, фосфор, бор, магний, марганец, хром, цинк, калий, редкоземельные элементы и др. улучшают активность, селективность, стабильность, механическую прочность катализатора, а также термостабильность пористой структуры гранул).
Есть и другие методы очистки: окислительное обессеривание, экстракционные методы, биодесульфуризация (микробная десульфуризация), адсорбционно‑каталитическое обессеривание.