Настоящий сборник издается в связи с 25-летием Института химии и химической технологии Сибирского отделения Российской Академии наук. Представлены статьи ведущих ученых Института, отражающие его достижения за последние 5 лет в области химико-металлургических процессов, химии цветных, редких и благородных металлов, химии и каталитической переработки природного органического сырья (древесной биомассы, угля, природного газа), проблем материаловедения и создания новых материалов для различных областей техники, медицины, фармакологии и др. Для научных сотрудников, преподавателей вузов, аспирантов, студентов.

Проведен термолиз сырой нефти при температуре 350оС в течение 1 ч без и в присутствии алюмосиликатов в изотермическом режиме. Проанализирован состав газообразных и жидких продуктов термолиза. По сравнению с исходной нефтью при термическом и термокаталитическом воздейстивии в жидких продуктах реакции снижается количество смол и асфальтенов и возрастает содержание масел. Изучен индивидуальный состав насыщенных (алканов, стеранов, терпанов) и алкилароматических (соединений ряда бензола, нафталина, фенантрена) углеводородов. Показано, что термическое воздействие приводит к увеличению содержания более термически устойчивых м- и n-изомеров алкилтолуолов и алкилфенантренов. Рассчитаны геохимические параметры по составу алкилзамещенных бензолов, нафталинов и фенантренов.

Асфальтены, выделенные из Усинской нефти, методом дробного осаждения разделены на отдельные фракции. Проведен термолиз исходных асфальтенов и их фракций. По данным исследования элементного и группового состава продуктов термолиза и определения молекулярных масс рассчитано сдержание сульфидной, тиациклановой и ароматической типов серы в молекулах исходных асфальтенов и их фракций. Показано, что количество алкилсульфидного функционального типа серы зависит от ММ асфальтенов и влияет на выход продуктов термолиза.

На примере прямогонной дизельной фракции с высоким исходным содержанием серы выявлена зависимость глубины окисления сернистых соединений от продолжительности, температуры окисления, количества вводимого окислителя. Получены данные о скоростях окисления гомологов бензо- и дибензотиофенов в зависимости от количества и положения в них алкильных заместителей при протекании конкурирующих реакций окисления различных компонентов дизельной фракции. Рассчитаны эффективные константы скоростей реакций окисления сренистых соединений в процессе окислительного обессеривани. Предложен механизм взаимодействия сренистых соединений дизельной фракции с окислителем.

Изучены равновесные условия для гидратов, полученных из эмульсий воды в нефтях Юрубчено-Тохомского, Верхнечонского, Герасимовского и Усинского месторождений, а также относительные скорости образования гидратов в соответствующих системах. Сделан вывод, что присутствие нефти не изменяет равновесных условий гидратоообразования. Увеличение содержания в нефти смолисто-асфальтовых веществ и парафинов приводит к уменьшению скорости гидратообразования.

Представлен концептуальный подход к анализу опасностей для лесопользования, вызванных массовым размножением инвазивного вредителя пихты сибирской - уссурийского полиграфа (Polygraphus proximus Blandf.) в лесах Томской области. С помощью предлагаемой методики проведено районирование территории области по основным факторам, способствующим распространению опасного вредителя.

Представлены результаты по твердофазному синтезу массивных катализаторов на основе MoS2 и микроколичеств полярных жидкостей. Обнаружено, что они обеспечивают ультранизкое содержание серы в гидрогенизате.

В работе рассматривается многофакторное влияние ветровой активности на сферу лесопользования в южно-таежной зоне западной Сибири. Проведена оценка пространственного распределения повторяемости сильных ветров по лесозаготовительным сезонам года.

В работе впервые для территории Западной Сибири (45-75 град. с.ш., 60-90 град. в.д.) проводится исследование пространственно-временной изменчивости характеристик влажности лесной подстилки ( топлива ) на основе индексов пожарной опасности Канады ( CFFWIS ) в 2016 - 2021 гг., а также оценивается ее влияние на природные пожары в регионе в теплый сезон ( март- октябрь ). Результаты приводятся для разных ландшафтных зон. Значимые оценки связи очагов возгораний с влажностью подстилки на глубине 18 см получены в центральной и южной частях Западной Сибири ( коэффициент корреляции до 0,40 ). Значимые зависимости пожаров от влажности подстилки на глубине 7 см отмечаются лишь в отдельные весенние и летние месяцы на юге региона ( коэффициент корреляции до 0,54 ). Максимальное влияние ( 0,60 ) влажности подстилки на возгорания отмечается на глубине 1,2 см в апреле в южных районах Западной Сибири. Таким образом, влажность топлива важна при описании условий возникновения и развития пожаров, однако, ее влияние на поведение лесных пожаров еще не до конца изучено и требует дополнительных исследований с учетом данных о метеорологических и атмосферных условиях. Полученные результаты в будущем могут быть использованы при решении задач в области прогноза потенциальной пожарной опасности.

Настоящий сборник содержит материалы Международной научно-практической конференции "Природные битумы и тяжелые нефти", посвященной столетию со дня рождения основоположника отечественной битуминологии профессора Владимира Алексеевича Успенского. Тексты публикуются в соответствии с авторским оригиналом.

Книга включает в себя доклады, которые были представлены на VIII Международной конференции «Химия нефти и газа» (Томск, Россия, 24–28 сентября 2012 г.). В представленных докладах затрагиваются методические вопросы исследования нефтей и родственных природных объектов. Изложена информация о структуре и свойствах смолисто-асфальтеновых компонентов нефтей, о механизмах фазообразования в нефтяных дисперсных системах. Приводятся данные о молекулярном и изотопном составе углеводородных и гетероорганических соединений нефтей и рассеянного органического вещества пород различных нефтегазоносных провинций. Большое внимание уделено процессам катагенетического преобразования и биотрансформации нефтей и органического вещества осадочных пород. Рассмотрены различные аспекты решения проблемы повышения нефтеотдачи пластов, вопросы регулирования коллоидно-химических и реологических свойств вязких парафинистых нефтей Монголии и России и роль асфальтенов в этих процессах. Приводятся данные о формировании водо-нефтяных эмульсий и системе сбора обводненной продукции.Значительная часть работ посвящена перспективным физико-химическим технологиям подготовки и транспорта нефти, водонефтяных эмульсий и газа, моделированию дисперсии жидкости в пористой среде при покомпонентной закачке композиций для повышения нефтеотдачи. В докладах отражено современное состояние научно-исследовательских и опытно-промышленных работ в области каталитических методов переработки углеводородного сырья. Большое внимание уделено применению новых нетермических методов активации превращенийуглеводородов (плазмохимия, механохимия), обеспечивающих повышение глубины переработки нефти и природных углеводородных газов. Также рассматриваются вопросы получения ценных продуктов и материалов из природных битумов и битуминозных песков. Затронут широкий круг актуальных задач в области обеспечения экологической безопасности функционирования нефтегазового комплекса. Опубликованные материалы представляют несомненный интерес для научных сотрудников и специалистов инженерно-технического профиля, работающих в области геохимии, добычи, транспорта и переработки нефти и газа, а также для преподавателей, аспирантов и студентов высших учебных заведений соответствующих профилей.

В настоящей работе исследованы жидкие продукты, полученные при термолизе различных типов непреобразованного керогена неогеновых озерных осадочных пород (Валево-Мионица бассейн, Сербия). Целью работы являлось - установление генерационного потенциала керогена ОВ пород, исследование влияния Pt4+ и Ru3+ ионов, добавленных в форме неорганических солей, на выход и углеводородный состав жидких продуктов термолиза. В связи с этим в настоящей работе проведен термолиз представительных образцов осадочных пород А и Б, предварительно дебитуминизированных в различных условиях. Порода А содержит значительное количество непреобразованного органического вещества, состоящего преимущественно из керогена I / II типов и сформированного в сильно восстановительной обстановке осадконакопления с высокой соленостью. В образце Б содержится меньшее количество непреобразованного ОВ по сравнению с образцом А. ОВ образца Б представлено керогенами II / III типов и сформировано преимущественно в восстановительной обстановке. Количество жидких продуктов и концентрация углеводородов, полученных при термолизе дебитуминизированного образца А, типичные нефтяные распределения биомаркеров и алкиларенов в продуктах термолиза подтвердили высокий генерационный потенциал ОВ этой породы. Во всех проведенных экспериментах по термолизу дебитуминизированного образца Б выход жидких продуктов и углеводородов низкий. Согласно типу керогена при термолизе этой породы образуется значительное количество газов, Pt4+ и Ru3+ ионы в форме простых неорганических солей способствуют увеличению выхода жидких (кероген типа I / II) и газообразных продуктов (кероген типа II / III).

Исследованы образцы нефти из двух скважин Верхне-Салатского месторождения (скв. № 118 и 122). Установлено, что они существенно различаются как по содержанию смолистых и ароматических компонентов, так и по составу парафино-нафтеновых углеводородов, что определяет особенности образования в них осадка. Так, для образца нефти из скв. № 122, характеризующейся повышенным содержанием смолистых компонентов, процесс осадкообразования начинается при температуре 50 оС. Для образца нефти из скв. № 118 процесс формирования осадка происходит при 70 оС. Снижение температуры потока нефти приводит к кристаллизации парафиновых углеводородов преимущественно по дендритному типу и увеличению аморфности структуры нефтяного осадка.

Исследована структура асфальтенов тяжелой нефти по схеме, исключающей стадию их термической деструкции и предполагающей разделение асфальтенов на высокомолекулярных компоненты, "низкомолекулярные асфальтены" и мальтены. Определен элементный состав выделенных компонентов. Методом хроматомасс-спектрометрии изучжен состав полициклических ароматических углеводородов и гетероатомных соединений мальтенов, входивших в состав асфальтенов.

Энергия пласта или закачиваемого теплоносителя использована для создания непосредственно в пласте химических интеллектуальных систем - термотропных наноструктурированных гелей, золей и нефтевытесняющих композиций ПАВ, в течение длительного времени сохраняющих в пласте комплекс свойств, оптимальный для нефтевытеснения. Представлены результаты промысловых испытаний и промышленного применения физико-химических технологий с использованием термотропных композиций для увеличения нефтеотдачи месторождений с трудноизвлекаемыми запасами, в том числе залежей высоковязких нефтей. Промысловые испытания новых "холодных" технологий на залежах высоковязкой нефти Усинского месторождения показали их высокую эффективность.

Представлены результаты анализов добываемой нефти и пластовой воды из скважин на участках опытно-промышленных испытаний технологий на основе потокоотклоняющих и нефтевытесняющих композиций, разработанных в Институте химии нефти СО РАН.

Изучен состав структурных фрагментов молекул смол и асфальтенов тяжелой нефти Усинского месторождения, содержащих связи С - S сульфидов, и серосодержащих соединений ее масляных компонентов. Состав серосодержащих фрагментов асфальтенов исследован отдельно для их низко- и высокомолекулярной фракции, а также окклюдироанных мальтенов. Установлено, что в составе фрагментов смолисто-асфальтеновых веществ, связанных через сульфидные мостики, присутствуют алканы, нафтены, моно- и полициклические ароматические углеводороды, дибензотиофены, одноосновные алифатеческие кислоты. Серосодержащие структуры масляных компонентов представлены алкилзамещенными тиофенами, бензо-, дибензо-, бензонафтотиофенами и бициклическими сульфидами. При термической переработке нефти происходит разрушение молекул смол и асфальтенов по сульфидным мостикам с переходом отдельных фрагментов в состав дистиллятов, что следует учитфвать при их облагораживании.

Изучены состав и распределение углеводородов и гетероорганических соединений, окклюдированных макромолекулами асфальтеновых компонентов метанонафтеновой нефти Крапивинского месторождения. В их составе установлены нормальные и разветвленные алканы, алкены, алкилциклопентаны и алкилциклогексаны, прегнаны и холестаны, хейлантаны и гопаны, моно-, би- и тризамещенные алкилбензолы, нафталины, фенантрены, дибензофураны, бензо- и дибензотиофены, бензо- и дибензокарбазолы.

Установлен полный групповой углеводородный состав нефтей важнейших месторождений Монголии, а также бензиновых, дизельных и масляных фракций этих нефтей. Оценены товарно-технические характеристики этих нефтепродуктов, намечены пути дополнительной переработки прямогонных нефтяных фракций с целью доведения их качеств до требуемых кондиций.

Изучен молекулярный состав О-, S- и N-содержащих гетероциклических ароматических соединений масляных фракций хлороформных битумоидов, выделенных из пород кембрийской горючесланцевой формации куонамского сланца, отличающихся содержанием органического углерода. В составе сернистых соединений идентифицированы Сз-Сч-алкилбензотиофены, дибензотиофен, его (С1-С5)-алкил- и нафтенопроизводные, нафто- и метилнафтобензотиофены. В составе кислородных соединений установлены голоядерные дибензо- и нафтобензофуран, их С1-С4- и С1- С2-алкилгомологи соответственно. Присутствующие в изученных фракциях азотистые соединения отнесенны к 7Н-бенз[с]- и 7Н-бенз[b]акридин-12-онам и метилбензоакридин-12-онам.

Получены новые катализаторы гидроочистки на основе электровзрывных нанопорошков молибдена, никеля и нитрида алюминия. Исследованы их физико-химические свойства, показана возможность прямого сульфидирования нанопорошков молибдена сернистыми соединениями прямогонной дизельной фракции нефти. Установлена высокая гидродесульфирующая способность нанопорошковых катализаторов.

Проведен анализ тяжелой смолы пиролиза производства ООО "Томскнефтехим" и продуктов ее экстракционно-хроматографического разделения (масла, смолы и асфальтены) методом пиролитической газовой хромато-масс-спектрометрии (ПГХМС). Определены основные структурные фрагменты смол и асфальтенов и индивидуальный состав масел при их разложении в пиролитической камере при 800С в инертной атмосфере. Установлено, что масла представляют собой смесь низкомолекулярных конденсированных ароматических соединений - 3-6-тиядерных ароматических углеводородов с молекулярной массой до 300 а.е.м., а смолы и асфальтены - высокомолекулярные ароматические соединения, молекулы которых сконструированы из 1-2-, 4-5- и 1-2-, 3-4-хядерных ароматических фрагментов соответственно. С использованием методов ПГХМС и ИК-спектроскопии идентифицирован состав высококипящей части тяжелой смолы пиролиза.