В работе представлены результаты расчетов колебательных свойств димеров и тримеров кобальта на поверхности Cu(110). Анализируются локальные плотности фононных состояний и их поляризации. Расчеты проводились с использованием потенциалов межатомного взаимодействия, построенных в приближении сильной связи. Показано, что как для димера, так и для линейного тримера наблюдается сохранение колебательных мод свободных кластеров, однако обнаруженная анизотропия локальной релаксации поверхности приводит к деформации межатомных связей и, как следствие, к расщеплению и сдвигу фононных частот.

С использованием межатомных потенциалов взаимодействия, полученных в приближении сильной связи, исследованы колебательные свойства малых кластеров кобальта (димер и тример), адсорбированных на поверхность меди (111). Обсуждаются полная (латеральная и вертикальная) релаксация поверхности, локальная плотность фононных состояний, а также поляризация колебательных мод кластеров и атомов подложки. Показано, что адсорбция малых кластеров кобальта приводит к локальной модификации колебательных свойств поверхности подложки, а также к возбуждению новых вибрационных мод, локализованных как на адатомах кластера. так и на поверхностных атомах подложки. Увеличение размера кластера приводит к снижению интенсивности и уширению пиков локальной плотности состояний, а также к сдвигу их частот.

Методами теории функционала электронной плотности впервые проведены систематические расчеты из первых принципов адсорбции водорода на двух поверхностях (оо1) и (110) В-2 титана с учетом полной релаксации системы. Определены равновесные положения водорода на металлических поверхностях в зависимости от структуры и окончания поверхности (surface termination). Показано, что адсорбция водорода на поверхности (001) в исследованной серии сплавов титана более предпочтительна на поверхности, оканчивающейся титаном. Релаксационные эффекты изменяют величину энергии адсорбции на 0.10 - 0.25 еV, хотя в целом тендеции, полученные для идеальных пленок, остаются неизменными. Среди исследованных положений водорода на поверхности TiMe(110) наиболее предпочтительной является псевдотрехкратно центрированная F1-позиция с преобладанием атомов титана для сплавов начала серии (TiFe, TiCo). Для сплавов TiNi, TiPd и TiPt энергии адсорбции в F1-позиции и титановой мостиковой позиции практически равны. Рассчитанные кривые локальных и парциальных плотностей состояний используются для объяснения механизмов взаимодействия водорода с поверхностью.

Представлены результаты расчетов атомной и электронной структуры Pd и TiFe с симметричными границами наклона, полученные методами теории функционала электронной плотности. Обсуждается сорбция водорода на границах наклона и соответствующих им поверхностях. Показано, что значения энергии абсорбции водорода увеличиваются по модулю на 0.2 еV на границе Pd и на 0.5 еV в В2-TiFe. Как в палладии, так и в TiFe энергия связи водорода в наиболее предпочтительных позициях на поверхности выше, чем вблизи границ зерен. Установлено, что как и в бездефектном материале, на границе наклона прослеживается тенденция - сильная связь примеси на границе зерна в матрице металла или сплава уменьшает энергию сорбции водорода.

Дана общая характеристика химического состава гуминовых кислот бурого угля Aldrich методами элементного анализа, ЯМР 13 C-спектроскопии и потенциометрического титрования. Исследована адсорбционная способность гуминовых кислот по отношению к различным биоцидам (Ципроконазол, Пропиконазол, Тебуконазол, Иргарол 1051, ДЦОИТ). Показано, что смесь биоцидов адсорбируется в водных растворах лучше, чем её компоненты в отдельности. Установлена предельная концентрация гуминовых кислот, при которой происходит максимальная адсорбция биоцидов. Согласно уравнению Фрейндлиха рассчитаны константы адсорбции для каждого биоцида в водном растворе.

Методом уравнений движения рассмотрены диссоциация молекулы газа и образование новой химической связи на поверхности переходного металла при адсорбции. Показано, что оба процесса реализуются из смешанного состояния, возникающего при взаимодействии адсорбат-поверхность. Диссоциация происходит вследствие резонансного увеличения колебательной моды молекулы. При этом барьер диссоциации определяется энергией гибридизации и частотой перехода между электронами молекулы и d-электронами металла в смешанном состоянии. Установлены условия резонанса, при которых образуются новые структуры на поверхности.

Предложена микроплазменная очистка поверхности стальных деталей от механических и биологических загрязнений в растворах электролитов. Установлено, что многократная обработка стали в микродуговом режиме при напряжениях до 600 В, частоте следования импульсов 50-300 Гц и длительности импульсов 50-400 мкс не приводит к изменению ее структуры, физико-механических характеристик и питтинговому разрушению поверхности.

С использованием межатомных потенциалов взаимодействия, полученных в приближении сильной связи, проведены расчеты колебательного спектра упорядоченной поверхностной сверхструктуры Pt (111)..., формирующейся на поверхности платины при адсорбции 1/3 ML калия. В работе обсуждаются релаксация поверхности, дисперсия поверхностных фононов, локальная плотность вибрационных состояний, а также поляризация фононных мод адатомов и атомов подложки. Полученные теоретические результаты хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными.

В рамках теории функционала электронной плотности поведено исследование адсорбции Cl на реконструированной поверхности InAs(001)-(4х2), обогащенной In. Мы определили равновесные положения атомов на поверхности полупроводника и длин связей индиевых димеров. Также нами были рассчитаны энергии связей адатома Cl с подложкой и разности зарядовых плотностей для различных положений адсорбата.

Представлено теоретическое обоснование исследования адсорбции 3d-металлов, в ряду от Ti до Cu на поверхности a-Al2O3(0001). Рассмотрено влияние адсорбатов на атомную и электронную структуру поверхности оксида алюминия. Рассчитаны значения энергии адсорбции и определены равновесные положения адатомов на поверхности. Проведен сравнительный анализ свойств и механизмов взаимодействия 3d-металлов с атомами подложки.

Проведено модифицирование наноструктруного оксигидроксида алюминия частицами коллоидного серебра с целью предотвращения микробиологического обрастания сорбционного материала. полученные частицы серебра стабилизируются за счет адсорбции на нанопластинах оксигидроксида алюминия. Показано, что модифицирование сорбента коллоидным серебром не приводит к снижению сорбционной емкости по отношению к микроорганизмам.

Исследована кинетика адсорбции модельных углеводородов (бензол, толуол, этилбензол, изопропилбензол, циклогексан) из газовой фазы на поверхности озонированных и малеинизированных нефтеполимерных смол. Выявлены некоторые закономерности изменения динамической равновесной емкости нефтеполимерных и кинетических параметров адсорбции в зависимости от состава взаимодействующей системы адсорбент-адсорбат.

Изучены при 283-313 К термокинетичекие и термоемкостные зависимости адсорбции газовой смеси алифатических, ароматических и непредельных углеводородов на кристаллическом полипропилене, содержащем в молекулярной матрице 5, 18 и 40 масс.% атактического стереополимера. На основании экспериментальных термокинетических результатов рассчитаны константы скорости адсобции - десорбции углеводородов на внешней и внутренней поверхностях полимеров, константы равновесия и свободная энергия Гиббса с помощью программы оптимизации нулевого, первого и второго рода решения многопараметровой задачи. Зависимости lnk=f(1/T) b lnKp=f(1/T) адсорбции - десорбции углеводородов на внешней и внутренней поверхностях всех полимеров носят нелинейный характер.

Методом микрокалориметрии определены интегральные теплоты межфазного взаимодействия жидких алифатических и ароматических углеводородов с волокнами и порошками полиакроилонитрила, полипропилена, глиной и песчаником при 293 и 303 К. Получены зависимости теплоты адсорбции углеводородов от массового соотношения сорбат:адсорбент. Теплота и продолжительность установления равновесия процесса взаимодействия углеводородов с твердыми поверхностями зависят в основном от структуры адсорбента.

Методами теории функционала плотности проведено теоретическое изучение взаимодействия 3d- и 4d-металлов с поверхностью (0001) карбида вольфрама в зависимости от того, чем оканчивается поверхность и где расположен адсорбат. Определены наиболее стабильные позиции адсорбции металлов на поверхности. Показано, что энергия связи d-металлов с поверхностью больше в случае, когда она оканчивается углеродом, что объясняется преобладающим ионно-ковалентным вкладом в химическую связь на границе раздела, причем ионность связи обусловлена зарядовым переносом от металлов к электроотрицательному углероду. Проведенный анализ электронных и структурных характеристик позволил выявить факторы, влияющие на энергетику связи на границе раздела металл-карбид в зависимости от заполнения электронами d-оболочки металла.

Показана возможность эффективной очистки углеводородов от сероводорода. Конверсия сероводорода при его удалении из метана находится в диапазоне 94-100 % об., из пропан-бутановой смеси – 45-55 % об. Величина энергозатрат на удаление сероводорода не превышает 3,5 кВт•ч/кг.

Книга является третьим, дополненным и исправленным, изданием третьей части курса технологии нефти и посвящена описанию сущности и оценке отдельных процессов очистки нефтепродуктов и производства специальных продуктов. Книга является учебником для студентов нефтяных вузов и может быть использована работниками нефтеперерабатывающих заводов.

В основу сборника положены лекции, прочитанные на факультете повышения квалификации ГАНГ им. И.М. Губкина инженерно-техническим работникам масляного производства АООТ ЯНОС непосредственно на заводе. Кроме ведущих профессоров факультета химической технологии и экологии ГАНГ по новым направлениям науки, техники и технологии в области производства масел и улучшения их качества, лекции прочитали начальник департамента нефтепереработки Минтопэнерго России В. В. Шелихов и начальник отдела ВНИИ НП В. Д. Резников. В сборник включены материалы совместных работ сотрудников ГАНГ и АООТ ЯНОС по следующим основным направлениям: - состав сырья масляного производства при переработке смеси нефтей разной категорийности; - проблемы, связанные с заменой фурфурола на N-метилпирролидон при селективной очистке; - интенсификация процесса депарафинизации с помощью модификаторов; - разработка гидропроцессов для получения высокоиндексных низкозастывающих масел; - разработка масел высшей категории качества на АООТ ЯНОС; - новые методы контроля качества моторных масел.

Обобщены данные по распределению липидных антиоксидантов (АО) в организмах-продуцентах и осадочном ОВ современных отложений озер Западной и Восточной Сибири. АО являются тетратерпеноидные и тетрапиррольные пигменты, унаследованные от биопродуцентов. Сохранность АО в осадках определяется о/в условиями среды осадконакопления. Наибольшим антиоксидантным потенциалом обладают ациклические и циклические каротиноиды с кето- и кето-метокси-заместителями, бактериохлорофиллы и феофитины хлорофиллов. Микробиальная переработка осадочного ОВ повышеает антиокислительные свойства осадочных липидов за счет цис-изомеризации каротиноидов. Для изученных объектов выявлена отрицательная связь содержания липидов с долей в них АО, обусловленная диссоциацией биогенных АО в процессе разубоживания осадочного ОВ минеральной фракцией. Тенденция сохраяется для зрелых осадков, благодаря разбавлению липидных фракций образующимися УВ. Антиоксдантные свойства ОВ предлагаются в качестве параметра для оценки зрелости осадочного ОВ.

Исследовано окисление изопропилбензола в присутствии нанопорошков Co, Cu, Fe и Ni, полученных методом электровзрыва проводника. Показано, что скорость окисления и состав образующихся продуктов зависят от природы нанопорошка и энергии адсорбции кислорода на металле.

На основе молекулярно-динамического моделирования исследована система «нанопористый материал — молекулярный водород». Спецификой исследуемой системы является то, что длина свободного пробега молекул больше, чем характерный размер нанопор. Взаимодействие между молекулами водорода описывалось адаптивным межмолекулярным потенциалом, разработанным для описания углеводородных систем. Рассчитаны радиальные распределения плотности газа и скоростей молекул в нанопорах различного размера. Изучено влияние характера взаимодействия стенок нанопор с молекулярным водородом на кинетические свойства газа и адсорбционные свойства нанопористого материала.

В рамках многоуровневого подхода физической мезомеханики проведено исследование влияния неравновесной структуры 2D объектов на основе гидроксида алюминия на макроскопический отклик — адсорбционные свойства. На основе молекулярно-динамического моделирования исследована природа избирательной адсорбции рассмотренных низкоразмерных структур. Анализируется роль дефектов и структурных элементов — полярных функциональных групп. На примере модельных ионов и эндотоксина показан селективный характер адсорбции. Обсуждаются перспективы биомедицинских приложений полученных результатов.??.

В работе на молекулярном уровне исследовано взаимодействие заряженных и нейтральных биомолекул с 2D-наноструктурами оксигидроксида алюминия, характеризующимися кривизной и дефектностью. С использованием управляемой молекулярной динамики и анализа потенциала средней силы получены количественные результаты, характеризующие адсорбционные свойства поверхности нанолиста оксигидроксида алюминия АlOОН по отношению к типичным представителям анионных, катионных и незаряженных биомолекул — аминокислотных остатков. Результаты проанализированы и сопоставлены с литературными данными и собственными результатами предшествующих работ. С использованием несмещенной молекулярной динамики оценены функции радиального распределения между различными парами атомов поверхности нанолиста АlOОН и адсорбата, исследовано влияние кривизны и поверхностных дефектов в виде вакансий гидроксильных групп на взаимодействие указанного наноматериала с моновалентными ионами. По результатам комбинированного молекулярно-динамического и квантово-механического расчета выявлены характерные элементы структуры различной кривизны нанолиста АlOОН, оценено влияние краевых зон в форме складки на локальные электростатические свойства наноматериала. Обсуждаются роль указанных факторов в селективной адсорбции наноматериала и перспективные направления численных и экспериментальных исследований в этом направлении. Работа является продолжением цикла исследований, посвященных синтезу, характеризации и применению низкоразмерных наноструктур со сложной морфологией на основе слоистого (окси)гидроксида алюминия в биомедицинских приложениях и материаловедении.

С использованием метода молекулярной динамики исследовано поведение молекул водорода в нанопорах углерода различной формы: щелевидной, цилиндрической и сферической. Показано, что вблизи стенок нанопор формируется адсорбированный слой молекул с повышенной плотностью, между этим слоем и газом в центральной области нанопоры устанавливается динамическое равновесие. Установлено, что распределение плотности молекул газа по сечению зависит от кривизны стенок нанопор и их размера: при уменьшении размера нанопор плотность адсорбата увеличивается быстрее в сферических нанопорах, стенки которых характеризуются большей средней кривизной.

Впервые зарегистрированы спектры пропускания нанопористого SiО2 / А12О3 - ксерогеля в ближнем ИК-диапазоне при заполнении нанопор молекулами аммиака и ацетона. Обнаружено, что физическая адсорбция данных газов вызывает увеличение пропускания образцов ксерогеля на частотах колебаний поверхностных ОН-групп, носящее обратимый характер.

Атомная и электронная структура трех поверхностей — (0001), (1100) и (1120) — сплава Ti3Аl рассчитана методом проекционных присоединенных волн в рамках теории функционала электронной плотности. Проведена оценка поверхностных энергий в зависимости от химического потенциала алюминия, что позволило построить диаграмму стабильности рассмотренных поверхностей. Изучена адсорбция кислорода на разно ориентированных поверхностях сплава. Установлено, что наиболее предпочтительными позициями для адсорбции кислорода являются ямочные позиции на поверхностях (0001) и (1120)Ti-Al и мостиковые позиции на поверхности (1100)Ti-Al-1. Обсуждаются структурные и электронные факторы, обусловливающие их энергетическую предпочтительность. Показано, что независимо от ориентации поверхности кислород "предпочитает" обогащенные титаном позиции. Обсуждается влияние кислорода на атомную и электронную структуру низкоиндсксных поверхностей. Установлено, что при низких концентрациях кислорода формирование его химической связи с атомами титана и/или алюминия поверхностных и подповерхностных слоев приводит к появлению низколежащих состояний, отщепленных от дна валентных зон металлов, что сопровождается образованием псевдощели и ослаблением металлических связей Ti—Аl в поверхностных слоях.

The molecular investigation of the interaction of charged and neutral biomolecules with 2D-nanostructures of aluminum oxyhydroxide characterized by curvature and defects is performed. Steered molecular dynamics and the potential of mean force analysis are used for quantitative assessment of adsorption properties of the aluminum oxyhydroxide (AlOOH) nanosheet surface for typical representatives of anionic, cationic and uncharged biomolecules-amino acid residues. The results are analyzed and compared with the literature data and own previous results. Unbiased molecular dynamics is employed to estimate radial distribution functions of different atom pairs of the AlOOH nanosheet surface and adsorbate surface as well as to study how curvature and surface defects in the form of vacancies of hydroxyl groups influence the interaction of the nanomaterial with monovalent ions. The combined molecular dynamics and quantum mechanical calculation reveals characteristic structural elements with different curvature of the AlOOH nanosheet and enables an estimation of the effect of edge zones in the form of folds on local electrostatic properties of the nanomaterial. The role of these factors in the selective adsorption of nanomaterials and future directions of numerical and experimental studies are discussed. The work is a further investigation into the synthesis, characterization, and application of low-dimensional nanostructures with complex morphology based on layered aluminum (oxy)hydroxide in biomedicine and materials science.

The effect of the nonequilibrium structure of 2D aluminum hydroxide-based objects on the macroscopic response (adsorption properties) is studied in the physical mesomechanics framework. Molecular dynamics simulation is performed to examine the nature of selective adsorption of the considered low-dimensional structures. The role of defects and structural elements, such as polar functional groups, is analyzed. Model ions and endotoxin are used to illustrate the selective character of adsorption. Prospects for biomedical applications of the obtained results are discussed.

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.

На втором этапе развития нефтедобывающей промышленности Западной Сибири технологические процессы добычи нефти осложняются рядом факторов. В связи с этим в сборнике особое внимание уделено вопросам, связанным с осложнениями в технологических процессах добычи нефти (отложения солей, бактериальное заражение и т. д.). Помимо раскрытия природы этих явлений, рассматриваются методы борьбы с ними. Представлены также статьи, посвященные совершенствованию механизированных способов эксплуатации скважин в связи с массовым переводом эксплуатационного фонда месторождений на насосный и газлифтный способы эксплуатации. Представлены результаты промысловых и лабораторных исследований, позволившие выдать рекомендации по увеличению производительности сепарационного и деэмульсационного оборудования, повышению качества подготовки нефти, газа и воды, сокращению расхода реагента-деэмульгатора. Приведены материалы изучения углеводородного состава нефти и бензиновых фракций. Рассмотрены объемно-фазовые соотношения в нефтяных газах и вопросы обеспечения газоперерабатывающих заводов газом требуемой кондиции. Помещен ряд статей по экономическим исследованиям в области добычи нефти. Сборник предназначен для инженерно-технических работников нефтяной промышленности, специалистов научно-исследовательских, проектных институтов и вузов.

Сборник посвящен вопросам совершенствования техники и технологии нефтеотдачи в осложненных условиях месторождений Западной Сибири. Рассмотрены проблемы выбора, определения режимов, повышения надежности работы оборудования и борьбы с осложнениями (отложением солей, парафина, сульфатредукцией и т. д.) при закачке воды и добыче нефти из вертикальных и наклонных скважин. Приведены материалы, посвященные совершенствованию насосного и газлифтного способов эксплуатации. Представлены результаты лабораторных и промысловых исследований, направленых на усовершенствование процессов промыслового разгазирования и обезвоживания нефти. Дано описание технологических схем и аппаратов, обеспечивающих сокращение потерь углеводородов при сепарации, снижение расхода деэмульгаторов и повышение качества товарной нефти. Впервые приводятся результаты исследований по подготовке высоковязких нефтей. Приведены данные по ресурсам газа, вопросам кондиционности углеводородного сырья для газоперерабатывающих заводов. Предложен новый метод расчета плотности газонефтяных систем в широком диапазоне температур и давлений. Описаны результаты экономических исследований в области добычи нефти. Сборник предназначен для инженерно-технических работников нефтяной промышленности, специалистов научно-исследовательских, проектных институтов и вузов.

В сборнике отражены результаты анализа разработки нефтяных месторождений в условиях высокой обводненности продукции, содержащих нефти повышенной вязкости и битумы, методы изучения физических свойств нефти, газа и воды, а также содержащих их коллекторов. Приведена программа освоения природных битумов в СССР. Отражены результаты изучения применения двуокиси углерода при вытеснении нефти.

Приведены результаты исследования состава ароматических полициклических углеводородов (ПАУ) и других органических примесей в пробах подземных вод в районе Обь-Томского междуречья - в зоне подземного водозабора Томска. Произведено сопоставление состава ПАУ в водах, почве и породе водоносного горизонта. Оценены скорости фильтрации органических загрязняющих веществ с поверхности почвы в подземные водоносные горизонты. Показана незащищенность продуктивных горизонтов от поверхностного влияния и повсеместная загрязненность подземных вод ПАУ. Отмечена тенденция ухудшения качества подземных вод под действием техногенной нагрузки на зону питания водозабора.

В обзоре рассмотрены некоторые вопросы общей экологии применительно к добыче и транспорту нефти на различных стадиях нефтепользования. Обсуждаются факторы наибольшей экологической опасности, связанные с разливом нефти и сбросом сточных вод, а также некоторые современные технологии ликвидации нефтезагрязнений.

Представлены результаты определения суммарного содержания углеводородов и их компонентного состава в воде и донных отложениях р. Томь. Выявлены основные группы органических соединений: алканы, полициклоароматические углеводороды (нафталины, бифенилы, фенантрены, флуорантены, бензфенантрены, бенз(а)пирен), ароматические углеводороды (алкилбензолы, стирол), фталаты, которые имеют как природное, так и антропогенное происхождение. Рассчитаны коэффициенты техногенности для воды и донных отложений.

Исследования проводились на отрогах Васюганского болота в пределах бассейна реки Ключ. На основе анализа состава органического вещества торфяных залежей, болотных и речных вод геохимически сопряженных ландшафтов, соответствующих автономной, транзитной и трансаккумулятивной частям бассейна, установлены концентрация и формы выноса химических соединений с болотными водами в реку Ключ.

Исследована окислительная способность биоценоза пластовых вод нефтяной залежи Вахского месторождения, численность которого составляет 420 тыс. клет./см3. При культивировании пластовой микрофлоры в контакте с нефтью, ее численность увеличивается на 1 порядок, при введении раствора композиции, содержащей азотистые компоненты, – на 4 порядка. Стимулируется их деструктивная активность. Хроматографический анализ показал, что максимальные изменения в процессе биодеструкции произошли в содержании моно-, би- и триароматических углеводородов.

Показано влияние минерализации воды и химического состава нефти на распределение углеводородов в системе "пластовая вода - нефть". Для месторождения с вязкой высокопарафинистой нефтью и сильноминерализованной пластовой водой характерна большая гидрофильность низкомолекулярных соединений в ряду н-алканов, голоядерных и монометилзамещенных структур среди ароматических углеводородов. Для месторождения с легкой нефтью и пластовой водой низкой минерализации высокая гидрофильность проявляется для молекул триметил- и тетраметилзамещенных соединений в ряду ароматических углеводородов.

Исследованы распространение и состав низкомолекулярных гетероатомных компонентов в нефтях Западной Сибири, различающихся содержанием смолисто-асфальтеновых веществ. Смолистые нефти содержат больше низкомолекулярных соединений серы и азота, чем малосмолистые. Качественный состав этих соединений не зависит от смолистости нефтей. Различия наблюдаются и в распределении отдельных структур.

Изложены результаты интегрального структурного анализа асфальтеновых, смолистых и суммы остальных ("масляных") компонентов нефтей, добытых из олигоценовых отложений на месторож¬дении Белый Тигр и из коллекторов фундамента на месторождении Дракон. Вскрыты характерные различия в структурно-групповом составе "масел", смол и асфальтенов из каждой изученной нефти. Найдено, что некоторые параметры структуры смолистых веществ могут оказаться полезными для дифференциации нефтей, залегающих в рассматриваемом регионе в разных глубинных условиях.

В обзоре рассматриваются разработанные механохимические технологии для производства новых материалов для нефтедобычи: буровых растворов, тампонажных смесей, цементных вяжущих, изолирующих гелеобразующих составов. Применение механохимии позволяет повысить эффективность получения материалов для нефтедобычи, использовать отходы различных производств, улучшить экологию. Приводятся результаты исследований применения механохимии для переработки углеводородных систем с целью получения моторных и котельных топлив, вяжущих материалов. Рассматривается механизм трансформации нефтяных компонентов в жидких и гетерогенных системах при механической обработке. Механохимия эффективна для использования нефти низкого качества, тяжелых нефтяных фракций и остатков, для совместной переработки нефтяных остатков с бурым углем и торфом. Перспективным техническим направлением является создание минизаводов для удовлетворения локального спроса в топливных и дорожных материалах в удаленных районах.

Установлено, что прямогонные фракции зуунбаянской нефти невозможно использовать в качестве бензинов, зимних и летних дизтоплив, строительных и дорожных битумов без вторичных процессов переработки и облагораживания. Исследовано взаимодействие различного количества озона с компонентами сырой нефти. Изменение группового состава в результате озонирования связано с образованием кислородсодержащих соединений и укрупнением молекул смолисто-асфальтеновых веществ. При термокаталитическом превращении прямогонной бензиновой фракций происходит снижение содержания нормальных алканов и нафтенов, повышение содержания ароматических углеводородов, повышается октановое число. Депарафинизация зуунбаянской нефти сжиженным газом приводит к уменьшению содержания твёрдых парафинов в 2 раза, снижению температуры застывания на 33 °С и вязкости в 3 раза. Показана возможность получения из депарафинизированной нефти высокооктанового бензина, зимнего и летнего дизтоплив.

Исследованы изменения в химическом составе основных групп соединений: алканов, аренов, смол, нафтенов, при механической обработке мазута парафинистых нефтей. Общее содержание алканов в мазуте парафинистой нефти повышается примерно на 16 %, высокопарафинистой - на 22 %, доля соединений с числом атомов углерода от С11 до С16 в составе н-алканов увеличивается. Общее содержание аренов уменьшается. Смолы и полиарены могут принимать участие в процессах перераспределения водорода, метальных и других радикалов по соединениям основных групп мазута. Общей тенденцией является уменьшение содержания более высокомолекулярных компонентов и преимущественный распад соединений более сложного разветвленного строения. Механическая активация мазута и получение низкомолекулярных компонентов может быть перспективным направлением его нетопливного использования в маломасштабных локальных производствах.

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.

На примере нефтей Усинского месторождения и месторождения Ляохе изучены основные тенденции изменения состава тяжелых, высоковязких нефтей при тепловом воздействии в присутствии воды. Эксперименты по лабораторному моделированию проводили в интервале температур 200-350 °С с добавлением минеральной добавки для изучения характера влияния нефтеносной породы. Изменение группового состава по сравнению с исходными нефтями характеризуется увеличением содержания асфальтенов и уменьшением содержания спирто-бензольных смол. По данным ПК-спектроскопии в составе продуктов термолиза возрастает доля пиридиновых оснований, сульфоксидов, амидов, карбонилсодержащих соединений ароматических структур. Лабораторный термолиз в среде водяного пара приводит также к заметному изменению состава н-алканов в масляной фракции нефти.

Проведена депарафингоация сжиженным газом высокопарафинистой нефти (9,3 % мае.) и компаундов, полученных введением в масляную фракцию различных количеств смол и асфальтенов. Количество парафинов в компаундах выдерживалось постоянным. Показано, что с увеличением концентрации смол в компаундах количество осадка уменьшается. При возрастании концентрации асфальтенов в компаунде с 0,3 % до 3,0 % мае. происходит увеличение количество осадка. После депарафинизации н-алканы выше Qg выпадают в осадок. Асфальтены содержащиеся в компаундах полностью переходят в осадок.

Исследовано влияние магнитного поля на структурно-реологические свойства нефтей с различным содержанием смол, асфальтенов и парафиновых углеводородов. Показано, что после магнитной обработки происходит существенное изменение парамагнитных, антиоксидантных и вязкостных характеристик парафинистых и высоковязких нефтей. Количественный показатель центров ингибирования возрастает с увеличением содержания в нефтях спиртобензольных смол. Период полного восстановления парамагнитных и антиоксидантных свойств совпадает со временем восстановления реологических характеристик нефти.

Исследовано влияние постоянного магнитного поля на реологические и парамагнитные свойства ряда парафинистых нефтей (ПН). Для высокопарафинистых нефтей (ВПН) с повышенным содержанием нейтральных смол при воздействии магнитного поля отмечено увеличение вязкости и энергии активации вязкого течения и их снижение для высокопарафинистых нефтей с повышенным содержанием кислых смол. Процессы образования ассоциатов, протекающие в нефтяных дисперсных системах после магнитного воздействия и определяющие изменение реологических свойств нефти, зависят от содержания парафиновых углеводородов, смол и асфальтенов. Изменение при магнитной обработке степени ассоциации молекул, которое сопровождается скачкообразным изменением энергии активации вязкого течения, свидетельствует о происходящих в нефтяной системе структурных преобразованиях. Воздействие магнитного поля смещает ассоциативно-диссоциативное равновесие в нефтяной дисперсной системе, приводит к различным релаксационным эффектам.

На примере тяжелых, высоковязких нефтей месторождений Усинское и Ляохэ изучены основные тенденции изменения их состава и свойств при термолизе в лабораторных условиях. Эксперименты проводились в автоклаве периодического действия в интервале температур 200-350 °С с добавлением воды и внесением минеральной добавки для изучения характера влияния нефтеносной породы. Продукты термолиза представлены газами, нерастворимыми продуктами карбонизации, преобразованной нефтью. Обнаружено, что в жидких продуктах термолиза содержание азота, серы отличается от такового для исходных нефтей, повышается содержание асфальтенов, уменьшается доля смол и масел. В составе продуктов акватермолиза возрастает доля азотистых оснований, ароматических и кислородсодержащих структурных фрагментов, появляются амиды. Существенно изменяются удельный показатель поглощения нефтей и их фракций при длине волны 500 нм, а также индивидуальный состав алканов и нафталинов. Тенденции изменения основных параметров состава при акватермолизе усинской нефти и нефти месторождения Ляохэ прямо противоположны. Влияние минеральной добавки на результаты термолиза проявляется только на уровне выхода жидких продуктов, их элементного, группового и функционального (по данным ИК-спектров) составов и незаметно на уровне структурно-группового и индивидуального составов идентифицированных в маслах соединений.

Предложен механизм ингибирования полимеризации виниловых мономеров тяжелыми нефтяными остатками (масла, смолы, асфальтены) в присутствии кислорода воздуха. Определены константы скорости взаимодействия ингибиторов с макрорадикалами стирола. Вычислены стехиометрические коэффициенты ингибирования, зависящие от концентрации. Даны рекомендации по составу рецептуры стабилизаторов, предлагаемых для углеводородных систем на основе отходов переработки нефти.

Изучен углеводородный состав тяжелой, высокосмолистой, высокопарафинистой, малосернистой нефти месторождения Камышлджа (Западный Туркменистан). Показано, что около трети масляных компонентов нефти составляют н-алканы и другие соединения, содержащие в молекулах длинные неразветвленные алифатические фрагменты (моно-метилалканы, алкилмоно- и алкилбицикланы, алкилбензолы). Суммарные групповые концентрации нафтенов в нефти снижаются более чем в 15 раз, а концентрации моноаренов - на два порядка с увеличением числа колец в их молекулах от 0 до 5. Среди углеводородов, не образующих клатратов с карбамидом, идентифицированы соединения, содержащие до пяти циклов в молекулах. Из нафтеноароматических углеводородов, как правило, преобладают соединения с четырьмя-пятью циклами в молекулах. Ряды алканов, моно-, би- и трицикланов, а также алкилбензолов в нефти простираются в широких интервалах от С11 - С14 до С47 - C48. Ряды остальных идентифицированных в нефти углеводородов ограничены не более, чем 13 низкомолекулярными членами.

Определены важнейшие композиционные и структурно-групповые характеристики смол и асфальтенов из 13 тяжелых нефтей различных нефтеносных регионов и четырех природных битумов месторождений Казахстана. Установлено, что величины большинства найденных параметров не выходят за пределы интервалов, найденных ранее для смол и асфальтенов из обычных (легких и средних) нефтей. Сходны и общие тенденции изменения состава и структуры смол и асфальтенов в зависимости от условий залегания объекта. Интервалы колебаний всех композиционных и структурных параметров смол и асфальтенов перекрываются между собой. Известные закономерные различия между этими группами компонентов нефтей проявляются лишь при сравнении средних значений параметров. Высокая способность смол и асфальтенов к межмолекулярной диссоциации с образованием комплекса, полимолекулярных агрегатов, «пачечных» частиц и мицелл придает нефтям и битумам свойства полидисперсных динамически равновесных систем, состояние которых значительно меняется под влиянием внешних факторов.

Методом вибрационной вискозиметрии изучено восстановление механически разрушенной кристаллизационной структуры высокопарафинистой нефти. Зарегистрирована быстрая начальная стадия процесса. Измерено механическое сопротивление разрушенной и сформировавшейся структуры. Для описания кинетики процесса предложено релаксационное уравнение.

Проведен анализ пространственно-временных изменений физико-химических свойств нефтей с низким содержанием парафи¬нов. Рассмотрены закономерности регионального размещения таких нефтей. Общее количество нефтегазоносных бассейнов с малопарафинистыми нефтями почти в половину меньше числа бассейнов с парафинисгыми нефтями и расположены они в основном на территории Евразии. По физико-химическим свойствам малопарафинистые нефти в среднем являются высоковязкими, средней плотности, среднесерийными, смолистыми, малоасфальтенистыми и со средним содержанием фракции н.к. 300 °С. Изучены особенности изменения свойств нефтей в зависимости от глубины залегания и возраста пород. Наибольшие запасы малопарафинистых нефтей, как и парафинистых, находятся в мезозойских отложениях, в основном с глубиной залегания от 1000 м.