В первой части обзора [1] были описаны изменения химической природы и свойства компонентов нефти при озонировании и последующем разрушении продуктов реакции. Озонолиз нефтяного сырья может быть с успехом использован не только для увеличения объемов производства дистиллятных моторных топлив и эффективной переработки тяжелых нефтяных остатков, природных битумов, асфальтов и бурых углей. Во второй части обзора описаны некоторые экспериментально подтвержденные возможности применения процесса озонолиза для других целей.

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.

Показано, что в структуре смол природного битума Ашальчинского месторождения (Татарстан) присутствуют фрагменты, связанные эфирными и сульфидными мостиками. Состав таких фрагментов изучен с использованием методов химической деструкции, жидкостно-адсорбционной хроматографии и ашальчинского битума связаны нормальные и разветвленные алканы, алкилциклопентаны и алкилциклогексаны, фенилалканы с различным положением фенильного заместителя, моно-, би-, три- и тетраалкилбензолы, алкилзамещенные нафталины и фенантрены, бензо- и дибензотиофены, алифатические кислоты и эфиры, циклические спирты и бициклические терпеноидные сульфиды. При этом связь насыщенных и ароматических углеводородов, дибензотиофенов, сульфидов и алифатических кислот осуществляется посредством эфирных и сульфидных мостиков. Алифатические эфиры связаны только сульфидными мостиками, а циклические спирты - только эфирными мостиками. Среди идентифицированных соединений преобладают насыщенные углеводороды, в основном нормальные алканы. Присутствие в их составе углеводородов С20 и выше свидетельствует о наличии в структуре смолистых веществ ашальчинского битума длинных алифатических цепей. В ряду ароматических углеводородов доминируют н-алкилбензолы, нафталины и фенанитрены, а в ряду гетероатомных соединений - алкилдибензотиофены.

В работе представлены результаты исследования реакции деструкции н-алканов в нефтяных остатках при 220 °С в присутствии в качестве катализатора уксуснокислого марганца м в качестве инициатора - окислителя - персульфата калия. Показана возможность использования этого процесса для депарафинизации нефтей и их остаточных фракций. После отгона легкокипящих фракций получается остаток с содержанием твердых парафинов в 2 раза ниже, чем в исходном сырье.

Механохимической активации был подвергнут мазут, выкипающий при температуре свыше 350 оС, а также его смесь с углем в отношении 5:1 и 2:1 (по массе). В результате механоактивации как мазута, так и смесей мазута с углем образуются новые, более низкомолекулярные соединения.

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.

Исследовано влияние ультразвуковой обработки на структурно-механические свойства растворов полиакриламида, полигексена, полиэтилена и нефтяного парафина. Предложены схемы деструкции полигексена и полиэтилена по радикальному механизму. Установлено, что акустическое воздействие на раствор нефтяного парафина в декане не влияет на характер молекулярно-массового распределения н-алканов, но повышает температуру фазовых переходов и изменяет форму кристаллитов.

По составу углеводородов определен химический тип и степень преобразованности ряда нефтей Западно-Сибирского и Тимано-Печорского НГБ. Методом высокотемпературной газожидкостной хроматографии исследован состав фракций нефтяных высокомолекулярных углеводородов (ВМУВ)С40+ (восков). Основную долю ВМУВ во всех нефтях составляют н-алканы, гомологический ряд которых датсигает 61 атома углерода в молекуле. Кроме них во фракции восков присутствуют 2- и 3-метилалканы состава С24-С50, среди алкилцикланов - С34-С63. Особое значение имеет исследование состава фракций ВМУВ для нафтеновых нефтей. Новые данные ос составе и распределении высокомолекулярных н-алканов, метилзамещенных алканов и алкилциклопентанов дают дополнительную информацию об условиях осадконакопления исходного ОВ и процессах его превращения в недрах.

Сборник научных трудов "Производство водорода, синтез-газа и энергетического газа" является XXXIX выпуском Всесоюзного научно-исследовательского института по переработке нефти (ВНИИНП). В сборник включены результаты научно-исследовательских работ, выполненных в последние годы во ВНИИНП, по разработке и исследованию процессов получения водорода, синтез-газа и энергетического газа. Роль этих процессов приобретает важное значение в связи с намеченным в ? пятилетке более эффективным использованием нефти и углублением ее переработки. Отдельные из рассмотренных в сборнике процессов уже используются в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, другие намечаются к широкому внедрению в ближайшие годы. Материал, изложенный в сборнике, представляет интерес и будет полезен для специалистов, работающих в области нефтепереработки и нефтехимии.

Проведено изучение состава насыщенных циклических углеодородов (цикланов или нафтенов) в нефтях разновозрастных отложений, месторождения которых расположены на территориях различных нефтегазоносных бассейнов. Установлено, что содержание цикланов в нефтях уменьшается от кайнозойских отложений к палеозойским. Для нефтей кайнозойских и мезозойских отложений в пределах одного возраста содержание цикланов тоже уменьшается по мере увеличения их глубины залегания. Групповой состав насыщенных циклических углеводородов нефтей разновозрастных отложений имеет схожий характер, где концентрации цикланов укладываются в ряд: моноцикланы > бицикланы > трицикланы > тетрацикланы > пентацикланы.

Исследованы превращения высокомолекулярных гетероатомных соединений (смол, асфальтенов) мазута нефти Усинского местороения (Республика Ком) в процессе термического крекинга при температурах 350-450 оС в присутствии инициирующих добавок - ферросфер энергетических зол. Определены структурно-групповые параметры молекул смол и асфальтенов исходного мазута и продуктов термолиза с использованием данных элеметного состава, мол. массы, ПМР-спектроскопии.

Для количественного выделения антраценовых углеводородов из смеси с фенантренами и другими соединениями предложены оптимальные условия аддуктообразования с малеиновым ангидридом. Методом ГЖХ исследован индивидуальный состав антрацена и С1-С3-антраценов, выделенныхпо прилагаеому способу из концентратов триароматических углеводородов нефтей, месторождений Ц. Оха, Катангли (о. Сахалин) и Дороховское (Урало-Поволжье). С помощью синтезированных индивидуальных соединений впервые в нефтях идентифицированы 2-этилантрацен, 1,3- и 2,3-диметилантрацены, а также рассчитаны индексы удержания для некоторых С2- и С3-замещенных антраценовых углеводородов для хроматографической фазы SE-54.

Проведено сравнение эффективности двухстадийного процесса обессеривания - комбинации окисления различными окислителями (озон, пероксиды) с обычным процессом гидроочистки. Изучено влияние количества окислителя и условий проведения процесса степень окисления сернистых соединений. Проанализированы изменения группового состава насыщенных и ароматических углеводородов, сернистых соединений насыщенного и ароматического характера, происходящие при окислении образца и последующей адсорбционной очистке полученных продуктов.

Предложена схема двухступенчатой жидкостной хроматографии для выделения и концентрирования биароматических углеводородов из сырой нефти на Al2O3 и в тонком слое на силикагеле, позволяющая получить концентрат с содержанием основных компонентов не менее 95-97 %. Показана эффективность разделения концентрата методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на обращенно-фазовом сорбенте для получения фракций алкилнафталинов, бифенилов, бифенилалканов, нафтенонафталинов. Приведен состав ВЭЖХ-фракций, определенный методом газо-жидкостной хроматографии, масс- и хромато-масс-спектрометрии.

Изложены основы аналитической капиллярной газожидкостной хроматографии применительно к исследованию состава нефтей и конденсатов. Рассмотрены современные данные о составе и строении углеводородов и сульфидов нефти, приведены методики их капиллярного газожидкостного хроматографического анализа. Особое внимание уделено углеводородам-биометкам - соединениям, сохранившим основные черты строения исходных биоорганических молекул, - алканам нормального и изопреноидного строения, стеранам и терпанам, ароматическим углеводородам. Представлены примеры хроматограмм различных типов нефтей, встречающихся в природе. В приложении приведены таблицы относительных времен удерживания и индексы удерживания низко- и высокомолекулярных углеодородов и сульфидов нефти. Учебное пособие будет полезно для студентов, изучающих дисциплины: "Химия нефти и газа", "Физико-химические методы исследования углеводородного сырья", "Геохимические исследования при поисках и разведке нефти и газа", аспирантов и преподавателей, а также специалистов - нефтяников, химиков и нефтехимиков, экологов, геохимиков.

С использованием методов экстракции, адсорбционной хроматографии показано, что в составе макромолекул асфальтенов усинской нефти присутствуют относительно низкомолекулярные соединения, представленные нормальными и разветвленными алканами, моно- и полициклическими нафтенами, моно-, би-, три-, тетра_ и пентациклическими ароматическими углеводородами, их фенил- и нафтенопроизводными, бензо-, дибензо- и нафтобензотиофенами, карбазолами и бензокабазолами, этиловыми эфирами высших жирных кислот, дибензофуранами и флуоренонами, а также кислотами, амидами и сульфоксидами.

Изучен состав биомаркеров 8 образцов палеозойских нефтей Западной Сибири отобранных с месторождений, приуроченных к Пулинскому мегавалу, Нюрольской впадине, их зоне сочленения и Красноленинскому своду. Выявлено несколько показателей состава нефтей, значение которых изменяется в зависимости от геологической структуры, в пределах которой располагается месторождение. Эти отличия могут являться свидетельством различных локальных условий образования нефтяных углеводородов (УВ). По данным о составе ароматических УВ исходное органическое вещество (ОВ) всех исследованных нефтей отлагалось в морских условиях, а накопление ОВ Нюрольской впадины и зоны сочленения протекало в фотической зоне эвксинного бассейна, о чем свидетельствует наличие арил-изопреноидов. Данные о составе насыщенных УВ указывают на солоноватоводные прибрежно-морские субокислительные условия седиментации и основные биопродуценты - морские водоросли.

Изучены возможности удаления сернистых соединений из нефтей и дистиллятных фракций с различным содержанием серы путем предварительного озонирования сырья. Исследована зависимость степени обессеривания нефтей, получаемых из них светлых фракций и нефтяных остатков от количества поглощенного озона. Установлена возможность удаления сернистых соединений из дизельной фракции путем комбинирования процессов предварительной обработки озоном и последующей адсорбции образующихся продуктов.

В работе приведены данные о составе фрагментов в молекулах смол нефти Усинского месторождения, содержащих сульфидные и эфирные группы. Установлено, что смолы являются одним из источников нормальных и разветвленных алканов, алкилциклопентанов и алкилциклогексанов, фенилалканов, моно-, би-, три- и тетраалкилбензолов, алкилнафталинов, алкилфенантиренов, адкилбензо- и дибензотиофенов, алифатических эфиров и спиртов, которые образуются за счет деструкции алифатических фрагментов, связанных в молекулах смол через эфирные и сульфидные мостики.

Проведен хемолиз эфирных и сульфидных связей в молекулах высоко- и низкомолекулярных асфальтенов тяжелой нефти месторождения Усинское и изучен состав жидких продуктов деструкции. Установлено, что с ядром молекул обеих фракций асфальтенов сульфидными и эферными мостиками связаны алканы, циклоалканы, ароматические углеводороды и гетероорганические соединения. Высокомолекулярные асфальтены усинской нефти характеризуются более высокой долей "серосвязанных" структурных элементов. Соединения, связанные эфирными группами, вносят существенный вклад в структуру низкомолекулярных асфальтенов.