Тяжелые нефтяные остатки предложили перерабатывать в сырье для жаростойких материалов
Ученые Сургутского государственного университета совместно с учеными Томского политехнического университета разработали способ переработки тяжелых нефтяных остатков с помощью электродуговой плазмы в графитоподобный углерод — основу для синтеза карбидных материалов, востребованных в промышленности и электронике.
Для Югры и других нефтедобывающих регионов актуальна не только добыча нефти, но и эффективная переработка тяжелых остатков. Ученые обратили свое внимание на асфальт сольвентной деасфальтизации — тяжелый нефтяной остаток, образующийся при переработке нефти. Сложное строение и склонность к коксованию — образованию твердого остатка при нагреве — затрудняют его переработку традиционными методами. Однако такие нефтяные остатки содержат большое количество углерода, который можно использовать повторно.
Исследователи обрабатывали материалы из побочного продукта нефтепереработки при токе 100 А в течение 30 секунд в электродуговой плазме постоянного тока без вакуума. При таких условиях возникают очень высокие локальные температуры, из-за чего сложные тяжелые молекулы распадаются, а содержащийся в них углерод превращается в полезный углеродный материал. Результаты исследования опубликованы в журнале Plasma Chemistry and Plasma Processing.
Происходит это при обычном атмосферном давлении, без специализированных вакуумных насосов или закачки газа. Отсутствие вакуумной системы упрощает конструкцию лабораторной установки и потенциально может облегчить дальнейшее масштабирование технологии.
«Плазменное воздействие длится около 30 секунд и приводит к образованию графитоподобного углерода. Одновременно происходит удаление значительной части водорода, кислорода, серы и других гетероатомов. По данным CHNS/O-анализа, содержание серы уменьшилось с 6,24 % до 1,56 %, а содержание кислорода — с 1,35 % до менее 0,01 %. На данном этапе мы подтвердили работоспособность метода в лабораторных условиях — технология эффективно “очищает” материал, оставляя на выходе графитоподобный углерод. Для практического применения необходимо разработать непрерывную подачу сырья, систему газоочистки, определить энергопотребление и ресурс оборудования», — отмечает одна из участниц проекта Валентина Егорова, младший научный сотрудник Научно-образовательного центра Института естественных и технических наук СурГУ.
Полученный материал специалисты использовали как сырье для получения карбидов кремния и хрома — твердых и жаростойких соединений. Синтез ученые проводили с помощью электродуговой плазмы при 200 А в течение 60 секунд.
«Содержание углерода в продукте достигло 96,94 %, а потеря массы при нагреве до 1030 °C составила 2,74 %, что свидетельствует о высокой термической устойчивости. В материале были обнаружены графитоподобные области, углеродные нанообъекты сферической формы и полиэдрические частицы графита. Полученный углерод мы использовали для синтеза карбидов: содержание карбида кремния составило 85 % после отжига, а содержание карбида хрома — 84 %», — подчеркивает Егорова.
Карбид кремния отличается высокой твердостью и устойчивостью к нагреву; его применяют в шлифовальных материалах, огнеупорах, нагревателях и электронной технике. Карбид хрома используют в защитных покрытиях и деталях, работающих в условиях износа и высоких температур. В быту и промышленности такие материалы встречаются в абразивных кругах, тормозных системах, режущем инструменте и электронных устройствах.
Для нефтедобывающих регионов разработанный метод ученых открывает возможность рассматривать подобные остатки не только как отходы, но и как дополнительный источник углеродного сырья. В дальнейшем это может способствовать уменьшению объемов накопления отходов, расширению ассортимента продукции нефтеперерабатывающих предприятий и развитию региональных производств в области углеродных и керамических материалов.
«Югра располагает значительными объемами углеродсодержащего сырья, включая тяжелые остатки нефтепереработки. Наша задача — научиться не просто утилизировать их, а получать из них полезные материалы. Проведенное исследование показывает, что такой подход принципиально возможен: нефтяной остаток может стать сырьем для графитоподобного углерода и карбидов, применяемых в современной промышленности», — акцентирует Юлия Петрова, руководитель проекта, кандидат химических наук, доцент, директор Института естественных и технических наук СурГУ
Следующий этап — исследование других видов нефтяных остатков, в том числе нефтешламов и асфальтосмолопарафиновых отложений, увеличение загрузки реактора электродуговой плазмы постоянного тока и разработка непрерывного режима обработки. Ученым предстоит более точно определить состав газообразных продуктов, повысить выход и чистоту карбидных фаз, оценить энергозатраты и ресурс электродов. Отдельное направление — испытание полученных материалов в качестве сорбентов, компонентов покрытий и прекурсоров для керамических материалов.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые создали математическую модель, которая показала вероятную гибель древнего спутника Венеры из-за гравитационных сил. Теоретическое исследование предлагает один из сценариев развития Солнечной системы, чтобы понять причины кардинальных различий в эволюции Земли и ее соседки.
Ученые из МФТИ и ИППИ РАН выяснили, что у квантовых полей вблизи черных дыр (или ускоренно расширяющейся Вселенной) есть «порог нагрева». До этого порога чем выше температура, тем быстрее поле «забывает» свое прошлое. А выше порога нагрев уже не помогает: скорость забывания становится постоянной и определяется не температурой, а самой формой пространства (например, размером горизонта).
Почему один человек легко заводит друзей, а другой предпочитает держаться в стороне? Откуда берется привычка все планировать? Почему некоторые люди сомневаются в себе? Международный коллектив ученых проанализировал данные о геномах миллиона человек и выявил 1260 независимых генетических вариантов, связанных с основными пятью чертами личности человека. Результаты исследования показали, что на индивидуальные особенности личности влияет не только воспитание, опыт и окружающая среда, но также гены.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Международная группа физиков зафиксировала под землей в США аномальный всплеск энергии, похожий на прямое столкновение невидимой частицы темной материи с обычным веществом. Подземные датчики поймали сигнал, который не удалось списать ни на один из известных науке видов радиации или фоновых помех.
Мумии сохраняют следы не только болезней и травм, но и самих процедур, которым подвергали тела после смерти. Компьютерная томография головы мумии, много десятилетий пролежавшей в музее, раскрыла не совсем привычный способ извлечения мозга и другие детали бальзамирования.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно