Химия твердого топлива
ISSN(Print): 0023-1177
Свидетельство о регистрации СМИ: № 0110273 от 09.02.1993
Учредитель Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, Российская академия наук
Главный редактор: Лапидус Альберт Львович
Число выпусков в год: 6
Индексация: РИНЦ, перечень ВАК, Ядро РИНЦ, RSCI, CrossRef, Белый список (2 уровень)
В журнале публикуются оригинальные теоретические и прикладные статьи по химическим и физико-химическим характеристикам твердых горючих ископаемых (ТГИ) и получаемых из них твердых топлив и углеродных материалов, по перспективным направлениям переработки ТГИ с получением ценных продуктов – высококачественного твердого энергетического топлива, компонентов жидких моторных топлив, гуминовых удобрений и т. д., разнообразных органических соединений, представляющих интерес для синтеза полимерных материалов. Освещаются вопросы возможного использования компонентов ТГИ для получения строительных материалов, соединений алюминия и др.
Журнал является рецензируемым, входит в Перечень ВАК, с 2010 г. – в систему РИНЦ.
Журнал основан в 1967 году.
Текущий выпуск



№ 1 (2025)
Статьи
Термотропный тампонирующий материал для укрепления горных пород и предотвращения прорывов жидкости и пара в нефтешахтах
Аннотация
Представлены результаты лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний разработанных коллективом авторов тампонирующих материалов для ликвидации прорывов пара и воды из горного массива в выработки нефтешахт, и для заполнения пустот в горном массиве в местах возникновения прорыва пара. Сделаны выводы о влиянии отдельных компонентов составов, что позволяет комбинировать их для достижения требуемых свойств материала. Испытания были проведены на опытном участке нефтешахты Ярегского месторождения и показали эффективность разработанных материалов. Планируется развитие данного направления опытных работ, в том числе проведение испытаний разработанных тампонажных составов для поверхностных паронагнетательных скважин.



Получение криогелей из водных растворов поливинилового спирта и их физико-химические и реологические свойства
Аннотация
Предложен механизм криоструктурирования водных растворов поливинилового спирта, т.е. перевод растворов из текучего состояния в упругие тела (криогели). Кроме теоретического обоснования механизма также приведены экспериментальные результаты реологических и спектральных исследований полученных криогелей. Дано объяснение значительной разнице между температурой криоструктурирования водного раствора поливинилового спирта и температурой плавления сформированных из него упругих криогелей.



Сравнительная оценка нефтевытесняющей способности новой химической композиции на основе ГЭР и ПАВ с композицией ИХН-ПРО
Аннотация
Представлены результаты сравнительной оценки нефтевытесняющей способности новой композиции на основе глубоких эвтектических растворителей (ГЭР) и поверхностно-активных веществ (ПАВ) с ранее разработанной в ИХН СО РАН композиции ИХН-ПРО. Лабораторное моделирование процесса нефтевытеснения тяжелой нефти Усинского месторождения на моделях неоднородного пласта с карбонатным типом коллектора показало, что обе композиции обладают высокой нефтевытесняющей способностью в широком температурном интервале, открывая возможность их использования на любой стадии разработки месторождения.



Коллоидно-дисперсные свойства нефтяных эмульсий в электромагнитном поле
Аннотация
Изучено влияние электромагнитного поля на коллоидно-дисперсные свойства водонефтяных эмульсий двух смолистых малопарафинистых нефтей. Показано, что максимальный результат расслоения водонефтяных эмульсий достигается после 15 минут обработки для 10 мас. % эмульсий – на частоте 250 Гц и напряжении 17 кВ; для 30 мас. % – 500 Гц и 15 кВ соответственно. С увеличением времени обработки эмульсий происходит уменьшение размера и количества капель в нефтяной фазе, а остаточная обводненность обработанных эмульсий после расслоения не превышает 0.5 мас. %. В электромагнитном поле процесс коалесценции капля–капля в эмульсии усиливаются из-за разрушения бронирующих оболочек глобул воды, образования новых смолисто-асфальтеновых агрегатов большего или меньшего размера и перераспределения компонентов между дисперсионной средой и дисперсной фазой.



Влияние смол и присадки на процесс осадкообразования в парафинистых нефтях
Аннотация
Исследовано осадкообразование в высокопарафинистой нефти с добавлением смол разного состава и ингибирующей присадки. Установлено, что количество нефтяного осадка уменьшается при увеличении концентрации смол в нефти с меньшим значением поверхностного натяжения и большим количеством гетероатомных компонентов. С ростом доли смол с более высоким содержанием полизамещенных ароматических структур наблюдается повышение количества нефтяного осадка и снижение эффективности ингибирующей присадки. При увеличении количества добавок нефтяных смол в составе асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) уменьшается доля низкомолекулярных н-алканов и снижаются средние размеры агрегатов парафиновых углеводородов.



Микроструктура асфальтенов битуминозных нефтей
Аннотация
С использованием методов инфракрасной спектроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопий изучена микроструктура и функциональный состав асфальтенов битуминозных нефтей Ашальчинского (пермь), Усинского (пермо-карбон) и Нурлатского (девон) месторождений и их высоко- и низкомолекулярных компонентов. Показано, что для асфальтенов ашальчинской нефти характерна гладкая поверхность, а для асфальтенов усинской и нурлатской нефтей – шероховатая и пористая. Размеры наноагрегатов асфальтенов усинской и нурлатской нефтей более мелкие по сравнению с размерами наноагрегатов ашальчинской нефти. При этом наноагрегаты асфальтенов нефтей Ашальчинского и Нурлатского месторождений образуют беспорядочную запутанную структуру. Отличительной особенностью асфальтенов усинской нефти является наличие более упорядоченных слоев, характерных для кристаллоподобных образований. Асфальтены ашальчинской и нурлатской нефтей характеризуются повышенной степенью ароматичности и разветвленности алифатических заместителей их макромолекул, а также высоким относительным содержанием фрагментов с сульфоксидной группой. Их высокомолекулярные асфальтены менее ароматичны, чем низкомолекулярные, в их составе ниже условное содержание карбонильных и сульфоксидных групп. В структуре асфальтенов усинской нефти повышена доля алифатических фрагментов и фрагментов, содержащих карбонильную группу. Высокомолекулярные асфальтены этой нефти также содержат меньше сульфоксидных и карбонильных групп, но больше ароматических фрагментов, чем их низкомолекулярные асфальтены.



Влияние условий ультразвуковой обработки на свойства водонефтяных эмульсий
Аннотация
Исследовано влияние режимов ультразвуковой обработки на микроструктуру и структурно-реологические свойства эмульсий нефтей с дистиллированной и пластовой водами. Эмульсии обрабатывали в ультразвуковом поле (частота 22 кГц, интенсивность 2, 6 и 18 Вт/см2). Микроструктуру эмульсий изучали с использованием оптического микроскопа AXIO LAB.A1 (Carl Zeiss, Германия). Проведен дисперсионный анализ микрофотографий эмульсий и выявлено влияние условий обработки, типа дисперсной фазы на средний размер частиц, дисперсность и положение максимума распределения капель воды в эмульсии по размерам. Реологические параметры эмульсий до и после ультразвуковой обработки изучали с использованием ротационного вискозиметра HAAKE Viscotester iQ (ThermoScientific, США). Для высоковязкой нефти с высоким содержанием смолисто-асфальтеновых компонентов после УЗО в импульсном режиме при интенсивности поля 6 Вт/см2 и 2 режимах (5 циклов с 10 с работы и 10 с покоя; 10 циклов с 5 с работы и 5 с покоя) наблюдается снижение степени дисперсности капель воды.



Изменение структуры молекул асфальтенов в процессе крекинга гудронов в присутствии ацетата кальция
Аннотация
Представлены результаты исследования асфальтенов, выделенных из жидких продуктов инициированного крекинга двух образцов гудронов при температуре 500°C в присутствии добавки ацетата кальция. Показаны характерные изменения состава продуктов крекинга в зависимости от количества добавки. Установлено, что образование твердых продуктов уплотнения зависит не только от исходного содержания асфальтенов, но и от их строения. Исследованы изменения структурно-групповых параметров асфальтенов в процессе инициированного крекинга гудронов. Отличительной особенностью крекинга гудронов в присутствии ацетата кальция является то, что применение добавки способствует как деструкции структурных блоков, так и значительному снижению их числа в составе молекул асфальтенов. Кроме того, вследствие деструкции алифатических заместителей и нафтеновых циклов усредненные молекулы асфальтенов становятся более компактными, значительно увеличивается доля сконденсированных ароматических структур в их составе.



Углеводородный состав продуктов термического и каталитического крекинга асфальтенов, полученных в среде сверхкритической воды
Аннотация
Изучен углеводородный состав масел продуктов крекинга асфальтенов. Эксперименты проводились в трех различных режимах: без использования добавок (без воды и катализатора – контрольный эксперимент), в среде сверхкритической воды без катализатора и в среде сверхкритической воды с катализатором на основе оксидов железа. Крекинг проводили в реакторе при температуре 450°C, продолжительность эксперимента составляла 60 мин, катализатор получали in situ из трис-ацетилацетонат железа(III). Индивидуальный углеводородный состав масел, выделенных из продуктов крекинга, был определен с помощью хромато-масс-спектрального анализа на квадрупольной системе GСMS-QP5050A “Shimadzu”. Углеводородный состав продуктов крекинга асфальтенов, полученных в среде сверхкритической воды, отличается по качественным и количественным характеристикам от продуктов, полученных без воды. При крекинге асфальтенов в среде воды существенно меняется состав по сравнению с “контрольным экспериментом”, отмечается увеличение доли насыщенных углеводородов. В продуктах крекинга, полученных в среде воды с добавлением катализатора, также доминируют насыщенные углеводороды, при этом существенно увеличивается содержание фталатов, алкенов и серосодержащих соединений.



Трансформация смол высокосернистого гудрона в процессе крекинга
Аннотация
Представлены результаты исследования смол, выделенных из жидких продуктов крекинга сернистого гудрона Омского НПЗ. Термическая обработка проведена при 500°C и продолжительности 15, 30, 45 и 60 мин. Установлено, что при увеличении продолжительности крекинга гудрона происходит увеличение выхода кокса вследствие конденсации смол в асфальтены и далее в кокс. С использованием данных 1H-ЯМР-спектроскопии, элементного состава и результатов измерения молекулярной массы установлены изменения структурно-групповых параметров смол в процессе крекинга. Усредненные молекулы смол становятся более конденсированными, характеризуются повышенным содержанием ароматических фрагментов, уменьшением количества нафтеновых фрагментов и количества алифатических заместителей. Совокупность данных по изменению состава продуктов крекинга, совместно с анализом распределения серы в составе продуктов, указывает на значительный вклад серосодержащих структурных фрагментов смол в процессы накопления производных тиофена. Показано, что крекинг смол сопровождается образованием широкого набора низкомолекулярных серосодержащих соединений, попадающих в состав масел.



Оценка структурных изменений смол и асфальтенов методом структурно-группового анализа в зависимости от продолжительности крекинга
Аннотация
Проведена оценка изменений структурных параметров вторичных смол и асфальтенов, образующихся в процессе крекинга асфальтенов, смол и их смеси при разной продолжительности процесса. Смолы и асфальтены, выделенные из тяжелой метановой нефти Зюзеевского месторождения (Татарстан), а также их смесь крекировались при 450°С и продолжительности 60, 90 и 120 мин в закрытом реакторе. С увеличением продолжительности крекинга смол и асфальтенов ускоряются реакции конденсации, приводящие к повышению выхода кокса, образованию низкомолекулярных высокоароматичных вторичных молекул смол и асфальтенов. Установлено, что направления термических преобразований молекул смол и асфальтенов сходны. Совместное присутствие в смеси смол и асфальтенов меняет направленность их термических превращений в процессе крекинга, что отражается на количественных данных материального баланса и структурных параметрах вторичных смол и асфальтенов, образующихся при крекинге смеси смол с асфальтенами. Выявлены различия структурных характеристик смол и асфальтенов, образующихся при крекинге однокомпонентных образцов и их смеси.



Изменение состава полиароматических углеводородов горючих сланцев Сибири при моделировании термических процессов
Аннотация
Представлены результаты исследований полиароматических углевородов (ПАУ) в горючих сланцах (ГС) месторождений Барзасское (Барзасcит) и Будаговское (Сапропелит) и их зольных остатков, полученных при термической деструкции при Т = 300, 500 и 750°С со свободным доступом кислорода. Комплекс физико-химических методов анализа (экстракция, инфракрасная спектроскопия, высокоэффективная жидкостная хроматография) позволил установить состав приоритетных ПАУ горючих сланцев и проследить изменения, происходящие при термическом воздействии. В результате выполненной работы показано, что выход зольных остатков горючих сланцев находится в зависимости от исходного состава ГС, составляет от 5 до 82 мас. % в зависимости от температуры деструкции. Содержание ПАУ в зольных остатках не превышает 9.5 отн. %.



Показатели инфильтрации дизельного топлива в торфяную почву Арктики
Аннотация
Рассмотрена инфильтрация дизельного топлива (ДТ) в залежь арктического торфа через 3 месяца после его загрязнения. Выявлено концентрирование (92%) поллютантов в верхних 0–10 см разреза. Проанализированы качественные и количественные параметры распределения в торфе компонентов ДТ в условиях Арктики, свидетельствующие о гель-фильтрационном механизме дифференциации состава ДТ в торфяной залежи.



Структурная модификация гуминовых кислот в плазме барьерного разряда
Аннотация
Представлены результаты по инициированию химических превращений гуминовых кислот (ГК) в плазме барьерного разряда. Обработку ГК проводили в различных газовых средах: этилене, воздухе, кислороде, углекислом газе, в смеси аргона с парами аммиака. Методом ЭПР спектроскопии установлено снижение количества парамагнитных центров после обработки ГК в барьерном разряде, что свидетельствует о рекомбинации свободных радикалов в их структуре. При воздействии плазмы разряда в среде воздуха в ГК, по данным ИК спектроскопии, увеличивается интенсивность полосы поглощения при длине волны 1383 см–1,соответствующая NO3–группе. При обработке ГК в среде аргона с парами аммиака образуется гумат аммония, полностью растворимый в воде.


