На примере реакции окисления циклогексана предложена численная модель кинетики окисления углеводородов в реакторе с барьерным разрядом (БР). Результаты расчетов с использованием 2-мерной модели БР показали, что энергия электронов и другие характеристики разряда в чистом кислороде и в смеси кислорода с парами циклогексана отличаются незначительно, что позволило использовать для моделирования реакции окисления циклогексана упрощенную модель однородного разряда. Результаты расчетов показали хорошее согласие с экспериментальными данными.

Исследовано влияние полярности импульстов напряжения ячейки с барьерным разрядом на выход продуктов неполного окисления циклогексана. Показано, что биполярные импульсы напряжения, следующие с частотой 1,5 кГц. приводят к появлению на стенках ячейки остаточного заряда, который создает электрическое поле внутри ячейки, сопоставимое по величине с внешним полем от генератора напряжения. Благодаря этому, для поддержания разряда требуется существенно меньшее напряжение, чем в случае с однополярными импульсами. Состав продуктов окисления циклогексана не зависит от вида источников импульсов напряжения.

На основании полученных экспериментальных данных по окислению газообразных олефинов и гексена-1 в плазме БР и данных теоретических расчетов обоснована возможность протекания реакции окисления по двум направлениям: 1) взаимодействие атомарного кислорода с двойной связью олефина, протекающее по нецепному механизму; 2) образование алкенильного радикала как в результате диссоциации пропилена под действием электронного удара, так и путем взаимодействия колебательно-возбужденной молекулы олефина с кислородом и его последующее участие в радикально-цепных реакциях окисления.

Исследовано влияние добавок азота, аргона и гелия на процесс окисления пропилена в барьерном разряде. Показано, что добавление азота и аргона к исходной смеси приводит к увеличению выхода окиси пропилена, а гелия - к снижению выхода окиси. Конверсия пропилена увеличивается при добавлении азота, аргона и гелия.

Показана возможность утилизации пропан-бутановой фракции (ПБФ) в ценные алкилароматические углеводороды путем обработки смеси паров бензола и ПБФ в барьерном разряде (БР). Выход моноалкилбензолов составил 38,2% мас.

С применением методов ИК-спектрометрии и хромато-масс-спектрометрии исследованы процессы биоокисления углеводородов нефти и определены наиболее значимые биоиндикаторы. характеризующие активность биодеструктивных процессов в условиях глубинных скважин Вахского месторождения.

Исследовано превращение бензола в среде Ar, Н2, пропан-бутановой смеси в реакторе с барьерным разрядом, сопровождаемое процессами полимеризации с образованием жидких и твердых соединений. Содержание продуктов полимеризации достигает 79.7 мас.%. Добавление к бензолу Н2 снижает содержание в продуктах растворимых в бензоле полимероподобных соединений до - 61 мас.% и предотвращает образование твердых продуктов полимеризации. Превращение смеси бензола с пропан-бутановой смесью идет с образованием алкилбензолов (до 38.5 мас.%), жидких алканов (до 20.5 мас.%, преимущественно изомерного строения). Установлено, что в случае превращения смеси бензола и пропан-бутановой смеси увеличение объемного расхода бензола с 0.08 до 0.4 см3/мин позволяет существенно снизить содержание продуктов полимеризации с 56.7 до 9.1 мас.%.

Изучено окисление изопропилбензола в присутствии тетрафенилпорфинов Co, Cu, Zn, Al, In. Показано, что каталитическая активность тетрафенилпорфинов металлов зависит от металла-комплексообразователя в молекуле тетрафенилпорфина.

В лабораторных условиях исследовано влияние света, моделирующего солнечный спект, трансформированного светокорректирующей пленкой, на ферментативную окислительную активность микроорганизмов в жидкой среде, загрязненной нефтью в концентрации 2%. В условиях применения светокорректирующей пленки, как укрывного материала, возрастает численность микроорганизмов, повышается их ферментативная активность. При этом каталазная и дегидрогеназная активность увеличивается в 2-2,5 раза, динамика накопления альдегидов возрастает в 2,5 раза. По данным ГЖМ-, ЯМР- и ИК-спектрометрии процессы биохимического окисления углеводородов нефти протекают в 2-3 раза быстрее, по сравнению с контрольным вариантом.

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.

Исследовано влияние высоковязкой нефти Ашальчинского месторождения на оксигеназную активность аборигенной почвенной микрофлоры. После периода адаптации (10 сут) общая численность гетеротрофных микроорганизмов возрастает от (0,6-0,7)*10-6 до (890-990)*10-6 КОЕ/г; при этом происходит снижение биоразнообразия и в 3-4 раза возрастает активность почвенных ферментов. За 180 сут. эксперимента общая утилизация нефти в среднем составила 85,0% от ее исходного количества. При этом все нефтяные фракции подверглись окислению: общая деструкция масел (алканы, изоалканы, нафтены, арены) сотавила в среднем 86,9%. Установлено, что биохимическая трансформация высокомолекулярных гетероорганических соединений (ВМГС) нефти протекает одновременно с минерализацией более легких фракций. Утилизация смол и асфальтенов в среднем составила 86,8 и 55,1%, соответственно. Доказано, что в процессе окисления ВМГС происходит уменьшение их молекулярной массы за счет деградации алкильных заместителей, а также за счет частичного разрушения ароматических и нафтеновых циклов.

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.

Найдено применение отходам обезжелезивания подземных вод - оксигидроксиду железа в качестве катализатора процесса окисления углеводородов нефти. Показано, что прокаливание оксигидроксида железа позволяет увеличить скорость окисления изопропилбензола в присутствии оксигироксида железа. Лучшие результаты получены для образцов оксигидроксида железа, прокаленного при 250С. Обнаружено, что активность катализатора в процессе окисления со временем уменьшается. Попытка регенерации катализатора повторным прокаливанием не принесла успеха.

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.