Механохимические превращения углеводородов нефти

В 1887 г. В. Оствальдом был выделен особый класс химических процессов, обусловленных приложением механических силим же введён в литературу термин «механохимия» (MX), образованный по тому же принципу, как и термины «фотохимия» или «электрохимия». В этих названиях отражается причинная зависимость химической реакции от способа её инициирования. Механохимия — это область химии, изучающая химические и физико-химические изменения веществ во всех их агрегатных состояниях под влиянием механической энергии [1].

Зародившись в конце XIX в., MX неорганических веществ длительное время пребывала в застое, но зато стремительно развивалась MX высокомолекулярных • соединений (ВМС), в связи с производством резины и пластмасс.

Новый этап в развитии MX неорганических веществ связан с конструированием измельчающей техники и ростом потребностей промышленности в тонкодисперсных материалах. Современное научное направление в области изучения и использования тонкодисперсных систем и физико-химических процессов создано трудами ряда ведущих учёных: В. В. Болдырева, Б. В. Дерягина, H.A. Кротовой, В. Д. Кузнецова, П. А. Ребиндера, А. Н. Фрумкина, Е. Д. Щукина и др. [2].

В настоящее время создано большое количество планетарных, виброцентробежных и других механохимических реакторов, обеспечивающих высокую концентрацию энергии в единице рабочего объема и значительную производительность аппаратов при их относительно малых габаритах. Но так уж исторически сложилось, что основными объектами MX являются неорганические вещества и полимеры. MX этих соединений уже вышла из рамок лабораторных исследований и нашла применение в различных отраслях промышленности [2−6]. Ежегодно выходят сотни статей из области MX, из которых крайне незначительная часть приходится на исследования по механоактивации (МА) природных каустобиолитов.

Технологические схемы получения нефтепродуктов (автомобильных бензинов, дизельных топлив, смазочных масел) характеризуются чрезвычайно громоздким аппаратурным оформлением и высокими энергетическими затратами [7]. Глубина переработки нефти остаётся всё ещё низкой, так, мазут — фракция, выкипающая выше 350 °C, ввиду того, что её переработка в товарные нефтепродукты требует довольно больших затрат, используется в качестве котельного топлива [8]. Использование тяжёлых нефтепродуктов в качестве растворителей углей позволяет расширить сырьевую базу получения моторных топлив [9]. Однако эти процессы слабо изучены и так же отличаются повышенной энергоёмкостью.

Настоятельная необходимость развития эффективных, экологически чистых технологий переработки нефти стимулирует разработку альтернативных способов, базирующихся на нетермических методах активации химических реакций, протекающих при получении нефтепродуктов. Механоактивационное воздействие, применительно к нефтяным компонентам, позволило бы повысить эффективность этих производств в связи с упрощением аппаратурного оформления. Особенно, актуален этот вопрос при создании экологически чистых технологий с применением малогабаритного оборудования.

Всё возрастающие объёмы потребления невосполнимого природного углеводородного сырья, в особенности, нефти и каменных углей, позволяют считать, что исследования, направленные на более эффективное и рациональное использование такого сырья, являются чрезвычайно актуальными.

Целью данной работы было исследование направления и глубины превращения нефтяных углеводородов (УВ), а также смеси мазута и угля при их интенсивной механохимической обработке.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: провести качественный и количественный анализ состава объектов исследования до и после проведения механообработки (МО), и на их основе сделать выводы о направленности и степени механохимических превращений УВ нефти, с последующей оценкой возможности прикладного применения методов МА для переработки различных УВ и фракций нефтиоценить возможности использования и роль катализаторов превращениясравнить термическое и механохимическое ожижение угля в смеси с мазутомисследовать продукты механохимических реакций в смеси угля и мазута, определить зависимость состава продукта от соотношения угля и мазута (твердой и жидкой компонентов) смесиопределить условия проведения процесса, обеспечивающие максимальное образование в продуктах компонентов моторных масел и смолисто-асфальтеновых веществ — основы материалов для дорожного строительства и дать рекомендации по технологическому режиму механохимического ожижения угля совместно с нефтяными остатками.

Научная новизна работы заключается в получении новых данных о направлении и глубине превращения целого ряда нефтяных УВ, начиная от индивидуальных УВ и заканчивая фракцией нефти с температурой начала кипения выше 350 °C (мазутом), в результате интенсивного механического воздействия.

Впервые показано, что добавка твёрдой фазы увеличивает глубину и количество возможных направлений превращения нефтяных УВ при МО.

Установлены направления механохимических превращений нефтяных УВ: распад, изомеризация, циклизация, присоединение.

Установлено, что газообразные продукты индивидуальных нефтяных соединений различных классов, в проведённых условиях механообработки состоят из метана и этана.

Степень превращения углеводородов нефти увеличивается при переходе на более «тяжёлые» фракции.

Определен состав продуктов совместной механической обработки угля и мазута, показано, что состав изменяется в зависимости от соотношения компонентов.

Определены условия, обеспечивающие максимальные выходы компонентов моторного топлива и смолисто-асфальтеновых веществ.

Сравнением с модельной реакцией термического ожижения угля показано, что аналогичные результаты могут достигаться в том случае, если температура в зоне столкновения шаров превышает 370 °C.

Практическая значимость работы определяется тем, что полученные результаты и сделанные выводы были учтены при строительстве в республике Саха (Якутия) малотоннажной установки переработки нефти, включающей блок совместной механохимической обработки угля и нефтяных остатков. В качестве объектов исследования использовалось сырье Якутии, для которого разработка новой технологии наиболее актуальна как по причинам удаленности, так и по причине особенности состава, снижающего эффективность традиционной переработки. Показано, что в зависимости от состава вводимой в реакцию смеси могут быть получены продукты, обогащенные компонентами моторных масел или смолисто-асфальтеновыми веществами. Расширены немногочисленные знания о превращениях нефтяных компонентов при механообработке, с целью осмысления происходящих при этом процессов.

1. Обзор литературы.

Помимо целенаправленного применения МХ в химической промышленности, о чём шла речь во введении, исследование механохимических превращений УВ привлекает внимание по ряду причин.

Определение направления и масштабов механохимических реакций при добыче нефти представляет интерес для работников добывающей отрасли [10−14] - буровой инструмент испытывает динамические нагрузки, химические воздействия среды, механическое истирание о породы, что способствует образованию водорода в скважине в процессе бурения за счёт механохимического разложения воды и интенсификации коррозионных процессов. Даже при транспортировке УВ в условиях взаимодействия с деталями насосов, оборудования и двигателей возможно протекание механохимических реакций, так, было замечено образование водорода при вращении кернов в смазанных вакуумных кранах, за счёт бомбардировки углеводородных молекул быстрыми электронами, генерируемыми в процессе трибоэмиссии с поверхностей трения [15].

Существует ряд интересных работ, объясняющих некоторые вопросы в теории происхождения нефти с помощью МХ [16−21]. Так, с помощью механохи-мической модели нефтегазообразования, находит объяснение известный парадокс: по соотношению мольных долей циси транс-изомеров углеводородов нефть — есть высокотемпературное образование, но по геологическим данным условия её образования описываются как низкотемпературные (-150 °С) [8,22].

Согласно этой модели, не противореча известным эмпирическим закономерностям, МА макромолекулы органического вещества (ОВ) (угли разных стадий катагенеза, кероген и рассеянное в породе ОВ) при невысокой температуре (ниже 100 °С) и атмосферном или слегка повышенном давлении приводит к её деструкции с образованием газообразных и жидких низкомолекулярных УВ, карбонизации нерастворимой части ОВ (керогена) [16−18]. При генерации водорода окислением двухвалентного железа, в больших количествах присутствующего в осадочных породах, образуются бессернистые нефти (8<0.5%), если генерация водорода обусловлена окислением сульфидной серы, то продукты гидрогенизации будут обогащены сернистыми соединениями — образуются сернистые (0.5%<Э<2%) и высокосернистые нефти (8>2%) [19]. Экспериментально установлено образование УВ из предельно окисленных соединений углерода (карбонатов, С02, СОз" 2 водн.) и воды в горных породах земной коры при температурах, начиная с нормальных до 250−300 °С [20].

Процессы нефтеи газообразования под действием механических сил в горной породе могут возникать и в результате следующих эффектов: поляризации горных пород, вследствие чего, на разделах фаз (твёрдая матрица-флюид) осуществляется перенос зарядов, и протекают всевозможные электрохимические окислительно-восстановительные реакцииповышения температуры на -800 °С при трении, деформации и изломе зёрен породыэффекта Хедвелла, выражающегося в повышенной во много раз реакционной способности твёрдого вещества, вследствие сближения его атомов при уплотнении пород [20−21].

1.1 Механоактивация природных каустобиолитов.

Большая часть исследований по МА природных каустобиолитов посвящена углям. Наиболее полно результаты основополагающих работ обобщены Т. М. Хренковой [23], на основании работы которой, помимо работ отмеченных отдельными ссылками, и составлен этот раздел. Выдержки приведены практически без изменений, так как, сами по себе являются реферативными.

Ранее считалось, что при диспергировании угля, вследствие, наложения механической нагрузки, увеличение его активности происходит за счёт образования новых и раскрытия ранее недоступных пор, с увеличением внешней и внутренней поверхности угля. Однако, результаты последних работ [23] показывают, что помимо увеличения удельной поверхности, наблюдается целый ряд физико-химических явлений: появление интенсивных электрических полей, электронной эмиссии, свободных радикаловхимические изменения, связанные с разрывом химических связей органических веществ угля, а также с изменением молекуляр-но-массового распределения, образованием растворимых продуктов и летучих веществ.

Работами В. И. Саранчука и В. В. Рекуна показано, что дробление, измельчение и распыливание углей сопровождается их интенсивной электризацией. Основной причиной электризации считается разрушение угольного вещества, сопровождающееся разрывом химических связей и перестройкой структуры молекулы угля. Способность угля электризоваться при диспергировании пропорпоциональна числу содержащихся в угле парамагнитных центров (ПМЦ). При электризации каменные угли приобретают положительный заряд, бурые — отрицательный. Равновесный удельный ток электризации частиц угля о поверхность зависит от стадии углефикации угля и имеет максимальное значение для газового угля. На ток электризации влияет фракционный состав частиц угля. Наиболее мелкие фракции угля приобретают наибольший заряд.

Механическое воздействие на уголь приводит к созданию возбуждённых состояний, релаксация которых, сопровождается эмиссией электронов. Так, при разрушении углей в вакууме при комнатной температуре поток эмиссии электронов высокой энергии со свежеобразованной поверхности превышает 102 эВ. Эмиссия электронов может быть одной из причин возникновения газового разряда. Чем меньше механическая прочность угля и чем больше число химических связей разрушается, тем выше эмиссия электронов. Наибольшее значение эмиссии электронов в проведённых опытах наблюдалось в газовых, жирных и коксовых углях.

После МО угля происходят изменения молекулярно-массового распределения соединений угля, указывающие на механодеструктивные процессы макромолекул OB угля.

МО углей происходит с выделением летучих и растворимых низкомолекулярных продуктов, являющихся продуктами механохимических превращений OB углей. Их выход, состав и строение зависят от стадии углефикации угля, среды, вида и режима механического воздействия [23−27].

Исследование A.A. Гонцовым и др. растворимости серии углей Донбасса и Кузбасса от длиннопламенного (Д), газового (Г), жирного (Ж), коксового (К) до тощего (Т) показало, что выход хлороформных экстрактов увеличивался от 0.9−2.3% для исходных образцов до 20−36% для измельченных (60 минут в планетарной мельнице). При интенсивном диспергировании каменных углей Кузбасса разной стадии метаморфизма в одинаковых условиях, в вибромельнице, в атмосфере аргона выход хлороформных экстрактов возрастал в 2−8 раз. Максимальные выходы экстрактов наблюдали для углей средней стадии метаморфизма. Изменение растворимости угля обусловлено, с одной стороны, аморфизацией вещества, уменьшением его молекулярной массы в процессе деструкции, а с другой, появлением новых функциональных групп. С увеличением продолжительности хранения измельченного угля в инертной атмосфере, по данным П. А. Джапаридзе, эффект увеличения растворимости снижается. Этот факт служит подтверждением того, что механохимические реакции протекают по свободнорадикальному механизму.

Среда измельчения влияет на выход и состав растворимых фракций. Измельчение угля в среде растворителя, непосредственно, в барабанах вибромельницы приводит к повышению выходы экстрагируемых веществ. Например, для газового угля в этом случае суммарный выход бензольного экстракта возрос в 7.9 раз, в то время, как виброизмельчение этого угля в атмосфере воздуха с последующей экстракцией бензолом в аппарате Сокслета, давало увеличение в 2.4 раза. Механодиспергирование бурого угля Ирша-Бородинского месторождения в среде диметилформамида приводило к изменению выхода экстракта от 10.5% до 21.4% на ОМУ, причём, при комнатной температуре во время размола из них выделено 16.2%, в аппарате Сокслета — 5.2%. Экстракты, выделенные во время измельчения в среде растворителя, характеризовались более высоким содержанием водорода и повышенным атомным отношением Н/С.

Результаты исследования В. И. Молчанова и А. А. Гонцова превращений органического вещества угля в восстановительных условиях показали, что процесс новообразования экстрагируемых в хлороформе веществ не прекращается с прекращением измельчения угля в планетарной мельнице. После недельной выдержки барабанов мельницы в термостате при 70 °C выход хлороформного экстракта из жирного угля составил 47 мг/г, из них 4 мг содержалось в исходном угле, 22.4 мг образовалось во время измельчения и 20.7 мг образовалось во время выдержки после измельчения.

Механическая обработка бурых углей изменяла их растворимость в щелочных реагентах. В работах ряда авторов показано, что обработка угля в щелочной среде в виде углещелочной суспензии в диспергаторах различной конструкции приводит к увеличению выхода гуминовых кислот из угля. Так, диспергирование подмосковного бурого угля в щелочной среде позволило повысить выход гуминовых кислот с 22.3 до 47.2%- плотного бурого угля Ирша-Бородинского месторождения от 32.9 до 41.4%, а из землистого бурого угля Сергеевского месторождения с 63.7 до 84.6% мае. При использовании роторно-пульсационного аппарата для обработки щелочной суспензии, полученной из землистого бурого угля Александрийского месторождения, доля извлеченных гуминовых кислот, в зависимости от условий обработки, составила 72.5−93% сухой беззольной массы угля.

Особого внимания заслуживает факт появления растворимости каменного угля в результате вибропомола в щелочных реагентах. Из исходного газового угля при нагревании до 100 °C со щелочными растворами не удается выделить гуминовых кислот. После измельчения его в среде тех же растворов выделяется 5.6% мае. Состав и структура полученных гуминовых кислот свидетельствуют о том, что в процессе механодиспергирования газового угля в среде щелочных реагентов происходят окислительно-гидролитические превращения его органических веществ, а полученные кислоты являются продуктами механохимических превращений угля.

При механических воздействиях на уголь, одновременно, с изменением общего количества растворимых фракций изменяется их состав и строение по сравнению с фракциями из исходных углей. Как показали экспериментальные данные, действие знакопеременных динамических нагрузок с частотой 1−30 Гц на образцы сапропелевых и гумусовых углей низких стадий углефикации (Б, Д), находящихся под статической нагрузкой 0.6 МПа при температуре 20 и 70 °C в водной среде, привело к изменению компонентного состава растворимых в хлороформе компонентов, выделенных из угля экстракцией — хлороформных битумов. В их составе уменьшалось содержание высокомолекулярных асфальтово-* смолистых компонентов — асфальтенов и спиртобензольных смол. В результате механического воздействия, в битуме увеличилось содержание компонентов меньшей молекулярной массы — бензольных смол и масел. В составе масляной фракции увеличилось содержание легких петролейно-эфирных смол и ароматических углеводородов.

Данные ИК-спектроскопии показали, что после механической обработки углей для веществ масляной фракции снизилось число насыщенных СН-связей в виде метиленовых и метильных групп. В спиртобензольных битумах, экстрагированных из углей после удаления хлороформных битумов, по данным ИК-спектров, наблюдали разрушение карбоксильных групп, кетонов и сложных эфиров и снижение числа метиленовых структур.

Многократное механическое воздействие на остаточный угольтвердый остаток после экстракции угля, из которого выделены все растворимые продуктыприводило к образованию новых растворимых фракций. При этом суммарный выход экстрактов увеличивается. Показано, что в случае газового угля выход спиртобензольных экстрактов в сумме по трем ступеням механического воздействия в вибромельнице в течение 20 минут, примерно, в два раза превышал выход экс тракта при непрерывном размоле угля в течение 60 минут. В случае коксового угля выход хлороформных экстрактов после шести ступеней последовательного механодиспергирования остаточных углей увеличивался, примерно, в 30 раз. Состав и строение вновь выделяющихся фракций отличались от состава и строения фракций из угля, не подвергнутого механическому воздействию, и друг от друга. Изменение состава и строения растворимых продуктов, выделенных из углей после их механической обработки, наряду с увеличением их выхода, показывает, что они являются продуктами механохимических превращений органических веществ углей.

Механическое воздействие на угли вызывает кроме увеличения выхода битумов генерацию газообразных компонентов и низкомолекулярных жидких соединений, располагающихся по молекулярной массе между газами и хлороформными битумами. В последних, были идентифицированы н-алканы, начиная с С15-С16 и выше. Выход углеводородной фракции возрастал не только в расчете на битум, но и на органическое вещество угля. Исследование характера распределения ал-кановых углеводородов н-строения, выделенных из контрольных и механообрабо-танных образцов углей, показало, что воздействие переменных механических полей приводит к возрастанию в их составе углеводородов с меньшей молекулярной ¦ массой.

Наложение на образец угля статического давления от 1.2 до 2.4 МПа сопровождается интенсивным газовыделением. Дополнительное наложение механических переменных полей с частотами 1−2 Гц еще в 3−8 раз ускоряет процесс газовыделения. Особенно возрастает генерация кислорода и углеводородов. В составе углеводородных газов, выделившихся из гумусовых углей, присутствуют метан и его гомологи до пентана включительно. При исследовании ископаемого органического вещества сапропелевого типа состав углеводородов представлен, преимущественно, бутаном (до 60%) и метаном (до 40%), а этан и пропан присутствуют в виде следов.

Выделяющиеся при механодиспергировании газы, кроме 0 г, СОг, СО, содержали также водород, метан и другие углеводороды (С2Н6, С3Н8, С4Ню, СпН2п, СрНгп+г) — Состав выделяющихся газов изменяется в зависимости от измельчаемого угля и среды измельчения. Во всех экспериментах, независимо от среды измельчения и марки угля, обнаружены водород и углекислый газ. Анализ газовой фазы барабанов мельницы, проведенный В. И. Молчановым и А. А. Гонцовым сразу после тонкого измельчения и недельной выдержки в термостате при 70 °C показал, что реакции генерации водорода и углеводородов, начавшись во время измельчения, не прекращаются при выдержкепричем, особенно заметно изменение состава углеводородных газов.

Из данных газового анализа можно сделать вывод, что достаточно высокий выход углеводородных газов происходит при измельчении угля в воде и водных растворах, т. е. в тех случаях, когда свободный водород имеется в избытке. Выделение СОг после механической обработки углей в атмосфере азота авторы объясняют процессами декарбоксилирования, появление углеводородных газовглубокими деструктивными процессами органического вещества угля с немедленным заполнением нескомпенсированных связей выделяющимся водородом [23].

При термическом разложении угля после МО наблюдается снижение температуры максимума основного разложения и увеличивается скорость разложения.

Проведённые работы по изучению влияния механохимической обработки на свойства угля, позволяют говорить о практическом применении в целом ряде процессов переработки: для оптимизации процессов ожижения угля, как на стадии подготовки угля к ожижению в среде пастообразователя [28,29] или в чистом виде [28−30], так и на стадии шламопереработки [31] с целью увеличения глубины превращения органической массы угля (ОМУ) и получения дополнительных количеств целевых продуктовдля интенсификации технологии получения гуминовых препаратов — стимуляторов роста растений [32]- для совершенствования технологии получения битумов из угля и процессов брикетирования материаловдля термоокислительного процесса получения водорода при восстановлении оксидно-металлических контактов на основе оксидов железа механоактивированным углём [23]- для приготовления мазутои водоугольных суспензий, пригодных для транспортировки по трубам и сжигания в котлах [33,34].

Экономически привлекательным для топливной и химической промышленности является вовлечение МА, как дополнительный способ получения лёгких фракций, в процесс переработки твёрдых топлив и высококипящих нефтяных остатков как отдельно, так и совместно друг с другом. Так, после МО увеличивается степень конверсии органической массы при ожижении угля [28−30], увеличивается выход дистиллятных продуктов при термокрекинге системы механообработанный сланец-гудрон [35].

Интересны в этой области работы В. А. Игошина [36,37], в которых рассмат-риваеся реальная возможность создания миниустановки комплексной переработки углей и нефти, с включением в него блока механохимических реакторов. На одной из стадий процесса в этом комплексе образуется мазут, который в смеси с углем и подвергается механохимической активации. Механохимический блок служит для получения дополнительных количеств бензиновых и дизельных фракций, получения дисперсных составов многофункционального значения — связующего для брикетирования (гранулирования) угля, мазуто-угольные топлива. Использование механохимических эффектов позволит снизить себестоимость производства брикетов (гранул) в два раза при практически полном сохранении или улучшении топливно-энергетических качеств.

МО высокомолекулярных УВ, остающихся после атмосферной перегонки нефти, приводит к разрушению химических связей и образованию веществ с меньшей массой и более низкой температурой кипения. Так, при активации в течение 40 минут мазута [38] в экспериментальной вибромельнице, с последующей его разгонкой, за счёт механокрекинга, было получено 16% лёгких фракций.

Авторами работы [39] проведена активация мазута и гудрона смеси Западно-Сибирских нефтей на высокоскоростной ударно-механической установке ДУ-42 при температуре 80 °C с частотными характеристиками до 300 с" 1. Указывается, что в изученных условиях в мазуте и гудроне происходят процессы деструкции, газовыделения, изменяется состав нефтяных остатков. Максимальный выход вакуумного дистиллята достигается при разгонке мазута, обработанного в дезинтеграторе с частотой 150−200 с'1, и превышает разгонку исходного мазута на 7.6%. Уменьшение температуры вспышки и увеличение условной вязкости мазута объясняется изменением объёмов дисперсной фазы и дисперсионной среды. Обработка гудрона в дезинтеграторе приводит к увеличению его сопротивляемости внешнему воздействию, степень разрушения структуры с увеличением частоты обработки возрастает. Из гудрона, обработанного с частотой 50−150 с" 1, получаются битумы с несколько пониженной температурой хрупкости. Обработка с частотой 150−250 с1 отрицательно влияет на пластичные свойства битума.

Описывается [40] способ переработки тяжёлых нефтяных остатков путём их механической обработки в диспергирующей машине роторного типа. Для получения светлых фракций с пределами выкипания 240−420 °С обработку ведут 3−10 минут в присутствии водорода, который подают со скоростью 1−2 л/мин. Полученные результаты показывают, что в условиях проведения МО с применением ГРПА-65 осуществляется механодеструкция высокомолекулярных составляющих мазутов, максимальное увеличение выхода светлых фракций наблюдается при пятиминутной продолжительности обработки. Увеличение времени обработки создаёт условия для протекания вторичных процессов с образованием ВМС. Выход светлых фракций 240−420 °С увеличивается с 16.8 до 18.6−34.1% мае.

Публикаций по МО более лёгких фракций нефти и УВ, входящих в её состав не было найдено, что и определило интерес восполнить некоторый пробел в этой области.

При механохимической активации угольных асфальтенов происходит их деструкция с образованием, как относительно низкомолекулярных соединений (масел), так и более сложных (предасфальтенов). Эффективность механодеструкции асфальтенов из различных углей определяется в первую очередь структурой входящих в их состав соединений [41].

Выход жидких продуктов МА нефтяных асфальтенов увеличился с 2 до 42.5% в расчёте на органическую массу асфальтенов [42]. Молекулярная масса асфальтенов в процессе механодеструкции снизилась приблизительно в 3 раза. В работе [43] приведены сравненительные данные о выходе бензиновых (н.к.-250 °С) и дизельных (200−350 °С) фракций в процессе механодеструкции и в процессе гидрокрекинга концентрата асфальтенов. При механодеструкции выход бензиновых фракций составил 8.3%, дизельных 25.4%, для гидрокрекинга 10.5 и 33.2% мае., соответственно. При близких выходах процесс механодеструкции является более выгодным, как более простой в техническом осуществлении и менее энергозатратный.

Перспективно применение МА для создания композитов на основе торфа с высококипящими фракциями нефти, позволющей увеличить выход горючих компонентов со значительным снижением энергозатрат. Как следует из работы [44], МА торфа в наибольшей степени влияет на выход легкогидролизуемых и гумино-вых кислот. Их увеличение происходит за счёт перехода неспецифических веществ из негидролизуемого остатка. Анализ изменения гранулометрического состава верхового торфа с различной степенью разложения при его механоактива-ции показывает, что форма частиц практически не меняется, о чём свидетельствует постоянное значение форм-фактора. В то же время, происходит дезагрегация частиц и дисперсность торфа увеличивается. Однако, увеличение времени обработки более 5 минут приводит к увеличению среднего размера частиц и снижению дисперсности. При интенсивном диспергировании увеличивается и количество активных центров на поверхности частиц торфа, приводящее к усилению структурирования торфо-нефтяных композиций и значительному увеличению вязкости.

выводы.

1. Интенсивное механическое воздействие на нефтяные углеводороды в изученных условиях ведёт, в основном, к их деструкции с образованием жидких и газообразных продуктов меньшей молекулярной массы. Газообразные продукты механоактивации индивидуальных углеводородов С5+ состоят, в основном, из метана и этана.

2. Степень превращения углеводородов нефти увеличивается при добавке в реакционную смесь катализатора, который выступает в качестве твёрдой фазы, увеличивающей жесткость удара мелющих шаров и затрудняющей отвод реагирующих веществ из мест соударений. Предполагается, что в механизме инициирования в местах соударения радикальных реакций могут принимать участие парамагнитные центры, образующиеся на поверхности твёрдой фазы при механической обработке.

3. Состав продуктов механообработки углеводородов нефти предполагает следующие направления механохимических превращений молекулы УВ: распад, изомеризация, циклизация, присоединение. При этом наблюдается образование соединений, как меньшей, так и большей молекулярной массы, соединений изо-структуры, циклоалканов, а при большей глубине превращений, и аренов.

4. Степень превращения углеводородов дистиллятных фракций увеличивается при переходе к более высококипящим фракциям. На текущем этапе исследований, перспективно утилитарное использование «тяжёлых» фракций с целью получения дополнительных «светлых» фракций.

5. Сравнением с модельной реакцией термического ожижения угля в тетра-лине показано, что температура в зоне столкновения шаров может достигать 370 °C.

6. Показано, что выход основных целевых компонентов при механохимиче-ской переработке смесей мазут-уголь насыщенных УВ — основы котельных и моторных топлив, аренов — компонента топлив, определяющих его качество, ас-фальтенов и смол — основы материалов для дорожного строительства, зависит от состава смеси. Технологический процесс переработки может перестраиваться на получение нужного продукта в максимальных количествах путем изменения состава исходной смеси.

7. Рекомендованы следующие оптимальные соотношения компонентов мазут-уголь: для получения моторных топлив, в соотношении 50:50- для получения насыщенных углеводородов, в зависимости от рентабельности, при соотношении 10:90 или 70:30- для получения материалов дорожного строительства и кровли в соотношении 60:40. С учётом рекомендаций по технологическому режиму механообработки смеси мазута и угля в п. Кангалассы (Республика Саха (Якутия)) построена малотоннажная установка комплексной переработки нефтяных остатков и угля.

В заключении автор считает приятным долгом выразить благодарность научным руководителям: доктору химических наук Анатолию Кузьмичу Головко и доктору химических наук Олегу Ивановичу Ломовскому.