КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 20-79-00183
НазваниеАгрегация и осаждение компонентов тяжелой нефти в динамических условиях, исследование методом химической визуализации в режиме in situ
Руководитель Шалыгин Антон Сергеевич, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" , Новосибирская обл
Конкурс №49 - Конкурс 2020 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-203 - Фазовые равновесия и превращения
Ключевые слова Тяжелая нефть, асфальтены, углеводородные дисперсные системы, стабильность нефтей, ИК-Фурье спектроскопия in situ, визуализация, микрофлюидные устройства
Код ГРНТИ31.15.37
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Традиционно, такие наукоемкие отрасли промышленности, как добыча и переработка ископаемого углеводородного сырья решают возникающие научно-технические проблемы независимо друг от друга. В то же время, все более очевидным становится тот факт, что многие возникающие задачи в таких, казалось бы, разных областях имеют много общего и должны решаться совместными усилиями специалистов из добывающей и перерабатывающей отраслей. В последнее время подобные проблемы остро проявляются при добыче, транспортировке и переработке тяжелых высоковязких и высокосернистых нефтей, когда потеря фазовой стабильности тяжелых компонентов (асфальтенов, смол, парафинов) в многокомпонентной дисперсной системе приводит к колоссальным потерям (до нескольких процентов стоимости каждого барреля нефти) на разных стадиях технологического цикла, будь то добыча, транспортировка или каталитическая переработка тяжелых компонентов нефтей.
Ежегодно большое количество усилий тратится исследователями во всем мире для предсказания фазового поведения многокомпонентных углеводородных систем и предсказания условий, при которых происходит потеря стабильности нефтей и их блендов. По нашему мнению, принципиальным шагом для решения данной проблемы является переход к in situ и operando методам исследования, которые бы обеспечили химическую специфичность к исследуемым компонентам, пространственное и временное разрешение, в том числе в проточных условиях. Такой принципиальный шаг требует массу усилий и развития новых методических подходов, которые позволили бы изучать поведение многокомпонентной углеводородной системы в условиях, аналогичных условиям целевого процесса. В зависимости от конкретных целей это подразумевает формирование различной методологии.
В частности, для выяснения причин формирования отложений на стенках трубопроводов при исследовании стабильности углеводородных дисперсных систем во время их транспортировки необходимо учитывать процессы массопереноса и исследовать агрегацию асфальтенов в условиях течения нефтяных систем (не в статических, а в динамических условиях). Важность данного подхода отражена во многих теоретических исследованиях, проводимых ведущими специалистами в данной области. В частности, продемонстрировано, что изменение гидравлического давления и скорости течения может приводить к различному типу осадков и разной скорости их формирования. Поэтому для корректного описания процесса седиментации асфальтенсодержащих агрегатов наряду с температурным режимом необходимо учитывать наличие массопереноса в углеводородной дисперсной системе.
Данный проект направлен на исследование агрегативной устойчивости многокомпонентных нефтяных системы в динамических условиях (в проточном режиме) с использованием микрофлюидных устройств (microfluidics) методом химической визуализации в режиме in situ. В частности, будет исследовано пространственное распределение химических компонентов в проточном режиме в условиях контролируемого массопереноса и возможных химических превращений в таких сложных системах, как тяжелая нефть. Предполагается исследовать влияние состава и скорости потока на фазовую стабильность тяжелых компонентов нефти в присутствии флокулянтов.
ИК спектроскопия с пространственным разрешением (химической визуализации) - это метод, который позволяет получать пространственную информацию об образце. Этот метод отличается от обычной ИК спектроскопии использованием массива детекторов в фокальной плоскости (Focal Plane Array детектор), который собирает тысячи спектров за одно измерение, в отличие от одного спектра усредненного сигнала из измеряемой области. Метод химической визуализации является мощным инструментом для характеристики материалов, а также для изучения широкого спектра динамических систем. Как правило, изображения создается путем построения карт распределения интегральной интенсивности интересующей полосы поглощения и использование градации цвета для указания её относительной интенсивности. Приставка инфракрасной визуализации (IMAC, Bruker) в Институте катализа СО РАН на данный момент является единственной в России, что позволит получать пионерские результаты мирового уровня о влияющих факторах и механизме агрегации и осаждение тяжелых компонентов нефтей именно в динамических условиях потока.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ