ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕРМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ МАСЕЛ ПРИРОДНЫХ БИТУМОВ И НЕФТЕЙ

Abstract

Актуальность исследования обусловлена тем, что термическая деструкция является одним из самых распространенных процессов переработки нефтяных остатков, тяжелых нефтей и природных битумов. Термические и термокаталитические процессы конверсии перечисленного углеводородного сырья сопровождаются образованием при термодеструкции смолисто-асфальтеновых веществ исходных объектов дополнительного количества дистиллятных фракций («вторичных» масел). Одновременно происходят процессы превращения масел исходного объекта и «вторичных» масел при температурах, соответствующих термической деструкции «слабых» и «прочных» связей в соединениях, входящих в их состав. При выборе оптимальных режимов термической и термокаталитической переработки тяжелого нефтяного сырья должны учитываться результаты оценки термической устойчивости содержащихся в них компонентов. Одним из методов изучения термической стабильности органического вещества осадочных пород является пиролитический анализ в варианте Rock-Eval. Сведения о возможностях этого метода для анализа масел весьма ограничены. В то же время из пирограммы масел можно получить информацию об их термической устойчивости и характеристических температурах деструкции содержащихся в них компонентов. А также получить информацию о различии этих параметров для масел, выделенных из нефтей и природных битумов, отобранных в различных нефтегазоносных провинциях и существенно отличающихся своим компонентным составом. Цель:сравнительный анализ с использованием метода Rock-Eval параметров термической устойчивости масел, выделенных из природных битумов и нефтей, отличающихся суммарным содержанием смолисто-асфальтеновых веществ, а также продуктов их лабораторной биодеградации и конверсии в сверхкритической воде. Объекты: масла, выделенные из 18 образцов нефтей и природных битумов, продуктов их лабораторной биодеградации и конверсии в сверхкритической воде. Методы: анализ элементного состава, ЯМР 1Н-спектроскопия, пиролитический анализ в варианте Rock-Eval. Результаты. Показано, что методом Rock-Eval можно получить информацию о термической устойчивости масел, выделенных из нефтей и природных битумов, отобранных в различных нефтегазоносных провинциях и отличающихся компонентным составом. Пирограммы масел содержат три пика, проявляющихся в различных интервалах температур. Пик S1 (изотерма 180 °С) соответствует процессу испарения бензиновой фракции (НК…180 °С). Пик S2a (180…350 °С) соответствует наложению процесса испарения «средних» фракций масел и деструкции «слабых» C–S, C–O связей в структурных фрагментах их компонентов. Пик S2b (350…550 °С) соответствует наложению испарения «высококипящих» компонентов масел и деструкции «прочных» C–O, C–С связей в их структурных фрагментах. Изученные образцы более чем на порядок (от 0,32 до 3,91) различаются отношением выхода летучих продуктов при 350…550 и 180…350 °С (S2b/S2a), а также отношением выхода бензиновой фракции масел – S1 и (S2b+S2a) (от 0,044 до 0,518). Изученные образцы масел также различаются температурой максимальной скорости выхода углеводородов в процессе пиролиза в области пика S2b (от 445 до 466 °С) и более существенно в области пика S2a (от 292 до 350 °С).