Источник фото — rscf.ru
Переработка «тяжелой» нефти, отличающейся высокой плотностью и большим количеством серосодержащих соединений, технически непроста: она происходит при высокой температуре, поддерживаемой за счет сжигания ископаемого топлива, и при этом требует большого количества водорода. Снизить издержки переработки такого сырья можно за счет использования плазменных реакторов, в которых химические реакции осуществляются с участием низкотемпературной плазмы. Такие реакторы не требуют использования водорода и дорогостоящих катализаторов и при этом позволяют получать в качестве побочных продуктов ценные вещества.
Например, при плазменном пиролизе нефти под воздействием электрических разрядов образуются радикалы и ионы, которые возбуждают молекулы органических соединений. Это приводит к «запуску» специфических реакций, в результате крупные молекулы расщепляются на более мелкие, которые можно использовать во многих химических процессах.
Чтобы оценить эти преимущества, ученые из Нижегородского государственного технического университета собрали установку плазменного пиролиза нефти, состоящую из реактора, системы регистрации электрических зарядов и блока сбора образующихся газов. Объем реактора составил 300 куб. см, что более чем в семь раз больше, чем у известных на сегодняшний день моделей.
Авторы исследования провели эксперимент, в ходе которого заливали мазут между двумя электродами при напряжении 500 вольт. В ходе процесса выделялся водород, этилен, ацетилен, метан и углеводороды, содержащие от трех до пяти атомов углерода – все эти вещества широко применяются в химической промышленности. Выход ценных газообразных углеводородов по итогам эксперимента составил 46,5% (от общей массы), а выход твердообразных продуктов – от 53,5% до 70,1%. Среди них ученые обнаружили неупорядоченный графит и многослойные углеродные нанотрубки, которые могут использоваться в электронике, а также атомы серы, ванадия, кислорода и никеля, которые могут играть роль катализаторов для промышленности.
«В наших дальнейших работах мы будем пытаться повысить глубину переработки мазута, увеличить производительность и рентабельность плазмохимического пиролиза. Также мы планируем исследовать углеродные наноструктуры для использования их в качестве катализаторов и адсорбентов», – цитирует Российский научный фонд Евгения Титова, кандидата технических наук, ведущего научного сотрудника Нижегородского государственного технического университета имени Р.Е. Алексеева.
