Об этом сообщила пресс-служба института.
Ванадилпорфирины — комплексные соединения на основе порфиринового макроцикла, в центре которого находится ион ванадила VO2+ . Это один из основных типов металлопорфиринов, встречающихся в нефти. Типичные компоненты тяжёлой нефти и битумов. Концентрация ванадилпорфиринов меняется в зависимости от месторождения, к примеру, от 5 до 11,6 мг на 100 г нефти. Преимущественно сосредоточены в асфальто‑смолистой фракции нефти (асфальтены, смолы, карбены, карбоиды).
Как пояснил старший научный сотрудник института, кандидат химических наук А. Чибиряев, этот процесс создает в нефти своего рода «серный буфер». Он удерживает сернистые соединения, увеличивает время их оборота и, в итоге, препятствует полному удалению загрязнителя на этапе обессеривания. Реакция усиливается в присутствии сероводорода и подавляется водой и воздухом.
Открытие было сделано с помощью оригинальной методики - высокотемпературной спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) in situ. Этот метод позволил впервые в режиме реального времени наблюдать химические превращения ванадилпорфиринов при температурах до 425℃.
ЭПР‑спектроскопия регистрирует поглощение электромагнитного излучения парамагнитными частицами (свободными радикалами, ионами переходных металлов и др.) в постоянном магнитном поле. При высокотемпературном варианте исследования проводятся при повышенных температурах (вплоть до 425 °C), что позволяет моделировать условия реальных нефтехимических процессов.
Все просто. Парамагнитные центры ванадил‑ионы VO2+ в ванадилпорфиринах имеют неспаренные электроны.
В магнитном поле энергетические уровни электрона расщепляются (эффект Зеемана). При облучении СВЧ‑излучением определённой частоты происходят резонансные переходы между уровнями — это и фиксируется как сигнал ЭПР.
Полученные данные имеют важное прикладное значение для нефтеперерабатывающей промышленности. По словам исследователей, обнаруженный цикл необходимо учитывать при разработке точных кинетических моделей процессов гидроочистки и гидродеметаллизации тяжелых нефтяных остатков. При этом сами ванадилпорфирины могут служить естественными внутренними датчиками для мониторинга химических превращений сероорганики.
Глубокая очистка нефти от соединений серы является обязательным этапом для производства современных видов топлива, соответствующих жестким экологическим стандартам. Например, норматив Евро-5 допускает содержание серы не более 10 мг на 1 кг топлива. Тяжелые нефти, запасы которых в мире значительны, особенно богаты сернистыми соединениями, что делает их переработку сложной и затратной задачей.
Автор: А. Шевченко
