Ученые смогли изучить нефть по водному раствору

Москва, 11 июн - ИА Neftegaz.RU. Ученые из МФТИ, Сколтеха, ОИВТ РАН и МГУ смогли доказать, что под давлением и при повышении температуры возможно получить водный раствор, и провели анализ его состава.

Работа опубликована в журнале Analytical and Bioanalytical Chemistry.

Метод растворения нефти соответствует принципам «зеленой химии», т.к. позволяет отказаться от использования небезопасных для экологии растворителей.

Поскольку нефть практически не используется в чистом виде, необходимо знать, из каких компонентов состоит исходное сырье, прежде чем заниматься его переработкой.

Всего этих компонентов в нефти - около 400 тыс., а состав зависит от месторождения, где был добыт продукт.

Сложность заключается в том, что разделить нефть на отдельные компоненты крайне трудно.

Так, сейчас все еще малоизучены тяжелые (неулетучивающиеся при нагреве до 300⁰С) фракции.

Известно только, что они состоят, в большинстве своем, из фенолов, кетонов, карбазолов, пиридинов, хинолинов, дибензофуранов и карбоновых кислот.

Но в некоторых есть еще и сера, ее наличие зависит от места, где была добыта нефть.

Кроме того, многие углеводороды по составу похожи, а по структуре - отличаются, то есть являются изомерами друг друга.

Эти различия крайне важны, т.к. из-за них вещества обладают различными химическими свойствами.

А углеводороды из тяжелых фракций нефти состоят из большего количества атомов, что дает еще больше вариантов структур для каждого соединения.

Масс-спектроскопия может дать информацию о элементном составе вещества и молекулярной массе, но не всегда в силах различить изомеры.

В обычных условиях нефть не растворяется в воде, только в щелочи или кислоте.

Но сильнодействующие растворители способны и сами менять состав образца, что отрицательно влияет на результат исследования.

Ранее было известно, что нерастворимые в воде соединения могут быть растворены в перегретой, так называемой сверхкритической воде, температура которой значительно превышает 100⁰С, поэтому было решено применить этот подход и к нефти.

Образец нагревали до 360⁰С вместе с тяжелой водой (в которой водород заменен дейтерием) или тяжелокислородной (кислород ¹⁶O заменен на ¹⁸O) при давлении более 300 атмосфер в течение часа.

Затем ученые сравнивали масс-спектры исходного образца и образца после реакции обмена.

Полученные в ходе эксперимента данные позволили получить больше информации о структуре входящих в состав нефти соединений.

В будущем, возможно, такой метод будут применять и для исследования и других сложных неполярных соединений на молекулярном уровне.

Ю. Костюкевич - автор работы, старший научный сотрудник лабораторий Сколтеха и МФТИ - говорит, что в случае с нефтью этот метод значительно упростит процесс переработки вещества.

Поскольку запасы легкой нефти стремительно истощаются, роль гидрокрекинга мазута в производстве бензина растет.

Состав этого вещества крайне сложен и неизучен, а установки гидрокрекинга дороги, не производятся в России и требуют использования специальных катализаторов.

Сейчас ученые научились различать фураны, пиридины, нафтеновые кислоты в сырой нефти, не прибегая к сложной процедуре перегонки.

Это поможет глубже понять структуру и состав нефти, а также разработать новые катализаторы для эффективной нефтепереработки, что будет способствовать улучшению контроля качества нефти в магистральных нефтепроводах.