Проведено исследование процесса диспергирования металлических образцов на микроскопическом уровне при высокоскоростном нагреве. Расчеты проводились в рамках метода молекулярной динамики с использованием многочастичных потенциалов межатомного взаимодействия. Показано, что процесс электротеплового импульсного диспергирования имеет выраженную стадийность. Отмечено, что интенсивность процессов, ответственных за испарение и столкновение кластеров, существенно выше процессов осаждения. Исследование влияния интенсивности теплового нагружения на динамику диспергирования показало, что с увеличением температуры нагрева средний размер кластеров уменьшается, а их число увеличивается.

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.

Изучен состав полициклических ароматических углеводородов, образующихся в процессе термолиза (160-650 оС) смолисто-асфальтеновых компонентов тяжелой нефти из пермокарбоновой залежи месторождения Усинское (Республика Коми). Показано, что молекулы смол и асфальтенов нефти содержат одинаковый набор ароматических фрагментов. В их составе идентифицированы би- и трициклические конденсированные углеводороды и их (С1-С3)-алкилпроизводные, тетра-, пента-, гексациклические и фенилзамещенные (дифенил-, фенилнафталины, терфенилы, фенилфенантрены) соединения. Преобладают три- и тетрациклические ароматические углеводороды, которые станут основой состава масляных фракций, получаемых при термической переработке тяжелого углеводородного сырья.

Анализируется применение воды как газа носителя в газовой капиллярной хроматографии. Проведено сравнение паров воды и гелия в качестве подвижной фазы при разделении алканов (на примере хроматограмм дизельного топлива) и полиароматических соединений (капиллярные колонки SE-30 и НР-5). Показано преимущество паров воды. Величины разрешения пиков, рассчитанные для пары веществ С18-изо-С20 составили 4.4 для паров воды и 3.9 для гелия. Измерены зависимости Ван-Деемтера и показано, что существенно меньшая вязкость паров воды по сравнению с гелием позволяет проводить анализ веществ в более широком диапазоне линейных скоростей при хорошей селективности. Показана перспективность применения паров воды при хроматографическом анализе углеводородов.

Изучен химический состав легкой фракции (Ткип _ 300 оС) тяжелой смолы пиролиза (ТСП); идентифицировано более 40 компонентов. Определены содержание и природа кубового остатка ТСП. Установлено, что способ переработки ТСП в основном определяется содержанием нафталина, непредельных соединений и кубового остатка. Изучены процессы полимеризации ТСП с применением инициаторов радикального типа: дикумилпероксида и ди-трет-бутипероксида (ДТБП). Разработаны новые марки нефтеполимерных смол (НПС) с высокой температурой размягчения, которые можно использовать в резиновой промышленности. Предложен способ переработки ТПС с применением кубового остатка ректификации стирола и ДТБП с последующей отгонкой летучих компонентов для получения НПС с требуемыми свойствами и выходом до 68 %.

В работе приведены результаты процесса окислительного обессеривания (комбинация окисления озоно-кислородной смесью с последующей адсорбционной очисткой) прямогонной дизельной фракции с высоким исходным содержанием серы. Показаны изменения группового состава насыщенных и ароматических углеводородов, сернистых соединений насыщенного и ароматического характера при окислении образца и последующей адсорбционной очистке полученных продуктов. Установлены закономерности изменения индивидуального состава сернистых соединений, происходящие при окислении образца и последующей адсорбционной очистке полученных продуктов.

Исследована конверсия этана в ароматические углеводороды на галлоалюмосиликате структурного типа ZSM-5, модифицированном платиной и палладием. С помощью метода термопрограммированной десорбции аммиака получены данные о кислотных характеристиках катализаторов. Методами просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и спектроскопии характеристического рентгеновского излучения исследована микроструктура и определен состав Pt- и Pd-содержащих цеолитов. Показано, что модифицирование галлоалюмосиликата платиной приводит к существенному повышению его активности и селективности образования ароматических углеводородов.

С использованием метода хромато-масс-спектрометрии проанализирован молекулярный состав алкилзамещенных моноциклических ароматических углеводородов асфальтита Ивановского месторождения. В отличие от большинства нефтей и природных битумов, асфальтит характеризуется необычным составом соединений практически всех изобарно-гомологических рядов этого класса углеводородов. К числу особенностей их состава относится явное преобладание 1-алкил-2,3,6-триметилбензолов состава С12-С23 с изопреноидной цепью нерегулярного строения. Такие соединения являются производными изорениератина - каротиноида, который содержтся в аноксигенных фотосинтезирующих зеленых серных бактериях семейства Chlorobiaceae (род Сhlorobium). Среди алкилтолуолов состава С13-С25 явно преобладают орто-изомеры, что указывает на невысокий уровень катагенной преобразованности объекта. н-Алкилбензолы практически отсутствуют в ряду моноалкилбензолов: последние представлены полным набором изомеров фенилалканов состава С17-С19. Такие сорединения в составе природным битумов идентифицированы впервые.

Изучен индивидуальный состав моно-ароматических углеводородов нефтей Западной Сибири, залегающих в меловых и юрских отложениях. Среди моно-ароматических углеводородов идентифицированы н-алкил-, метилалкил- и этилалкилбензолы. Показано, что данные по составу алкилбензолов наряду с насыщенными и ароматическими углеводородами - биомаркерами несут информацию о биологических источниках и условиях формирования нефтей.

На примере модельных смесей и нефтяных триароматических углеводородов подобраны оптимальные условия проведения высокоэффективной жидкостной хроматографии на различных сорбентах. Показана возможность отделения триароматических углеводородов от тиофеновых, три- и тетрациклических соединений на силикагеле с приватой NH2-группой. Показана эффективность применения фазы ODS-CH для разделения гомологов алкилфенантренов.

Методами просвечивающей дифракционной электронной микроскопии на тонких фольгах, растровой электронной микроскопии, рентгеноструктурного и локального рентгеноспектрального анализа проведено исследование порошкового сплава ПС-12НВК-01, наплавленного на подложку из стали 20. Определен фазовый состав, изучены дефектная структура и внутренние напряжения. Структура материала изучена до и после введения в расплав нанопорошка Al2O3. Установлено, что введение нанопорошка приводит к морфологически однородной структуре, изменению кристаллической решетки твердого раствора, фазового состава и мест локализации присутствующих карбидов.

Представлены результаты структурно-группового анализа асфальтенов, смол и углеводородов жидких продуктов, полученных при термолизе витринитов разной степени метаморфизма. С увеличением степени преобразования витринитов молекулярная масса компонентов уменьшается: среди кольчатых соединений преобладают ароматические структуры, длина алкильных заместителей уменьшается. Молекулы асфальтенов состоят преимущественно из двублочных структур, смолы и масла же имеют в основном одноблочную организацию, во всех случаях алкильные заместители ароматических колец имеют длину С1-С4.

Предложен оригинальный метод твердофазной микроэкстрации углеводородов из воды с применением центрифуги. Приведены сравнительные результаты хроматографического элюирования веществ из водного раствора и минимальный предел обнаружения для ароматических и алифатических соединений.

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.

Проведен сравнительный анализ состава и распределения органических соединений в донных отложениях пресного оз. Мурашка (Томская обл.) и гиперсоленого оз. Мармышанское (Алтайский край). Идентифицированы ациклические, алициклические и ароматические углеводороды, нормальные алифатические кислоты и их эфиры, ациклические и алициклические кетоны, ациклические, алициклические и ароматические спирты, фосфаты, фураны и тиофены. Выявлены особенности состава органических соединений в озерах различной степени минерализации.

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.

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.

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.

Рассмотрено влияние металла-комплексообразователя в молекуле тетрафенилпорфина на его каталитическую активность в реакции окисления алкилароматических углеводородов молекулярным кислородом. Найдена зависимость каталитической активности металлопорфиринов (ТФП Сo, Cu, Zn, Mn, In) от их потенциалов окисления и распределения электронной плотности в молекуле. Показано влияние электронодонорного соединения имидазола на скорость реакции окисления.

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.

С использованием комплекса методов выделения, разделения и анализа получены данные о химической природе смол и асфальтенов высоковязкой нефти и природного битума. Установлено, что высокомолекулярные компоненты нетрадиционных источников углеводородного сырья имеют сходные фракционный и качественный составы. Совокупность полученных результатов позволяет полагать, что для переработки исследованных объектов могут быть использованы единые технологические схемы.

Исследована конверсия этана в ароматические углеводороды на высококремнеземном цеолите ZSM-5 структурного типа, модифицированном цинком с использованием метода пропитки. Методами термопрограммированной десорбции аммиака, дифференциального термического анализа, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и спектроскопии характеристического рентгеновского излучения изучен процесс дезактивации Zn-содержащего цеолитного катализатора на различных стадиях конверсии этана и установлены природа и распределение активных фаз и коксовых отложений на его поверхности. Показано, что катализатор Zn/ZSM-5 характеризуется относительно высокой активностью и стабильностью в процессе превращения этана в ароматические углеводороды.

Проведены микробиологические и физико-химические исследования воды и донных отложений щелочных озер Хакасии. Минерализация воды разных озер составляет от 20 до 135 г/дм3. При активном участии бактериального сообщества идут процессы синтеза и деструкции органических веществ, регенерация химических элементов и вовлечения их в биогеохимические циклы. В составе органического вещества, экстрагированного из воды и донных осадков оз. Тус, определены фталаты, алканы, ароматические углеводороды, фенолы и кислородсодержащие соединения природного и антропогенного происхождения.

В книге изложена теория наиболее полного использования внутренней энергии углеводородного сырья, добываемого при эксплуатации газоконденсатных месторождений. На ее основе разработаны эффективные технологические процессы подготовки газа. Особое внимание уделено методу исследования месторождений на газоконденсатность с малым содержанием тяжелых углеводородов и аппаратуре, применяемой при этом. Выявлен и изучен комплекс параметров. Предложен новый метод охлаждения продукции при разгазировании насышенного газом углеводородного конденсата. На основании теоретических исследований дана технология подготовки газа, состоящая из двух циклов - холодильного и технологического, в которых в качестве рабочего агента используется добываемый углеводородный конденсат. Кроме того, приведены методика расчета процесса поглощения и разгазирования насыщенного абсорбента и алгоритм решения на ЭВМ. Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников газовой промышленности, занятых вопросами подготовки газа к транспортированию, а также может быть использована в качестве учебного пособия для студентов вузов соответствующего профиля.

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.

Предложен оригинальный способ пробоподготовки водных объектов для определения углеводородных примесей с использованием твердофазной микроэкстрации (ТФМЭ). Элюирование веществ осуществляют микроколичеством экстрагента (5 мкл на 2 мг сорбента) с помощью центрифуги. Разработаны специальные патроны для центрифугирования. В качестве сорбентов изучены Porapak Q и Tenax TA, выбран оптимальный растворитель для каждого сорбента. Использование ТФМЭ с помощью центрифуги позволяет определять углеводородные примеси в воде на уровне до -0.3 мкг/л.