catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2024-2-59-65catal-1007Research ArticleКАТАЛИЗ В НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИСATALYSIS IN PETROLEUM REFINING INDUSTRYCo- и Ni-содержащие катализаторы облагораживания тяжелой нефти: влияние этанола на состав и структуру продуктов каталитического крекингаCo and Ni-containing catalysts for heavy oil refining: the effect of ethanol on the composition and structure of catalytic cracking productsУразовХ. Х.UrazovKh. Kh.ctls@kalvis.ruСвириденкоН. Н.SviridenkoN. N.ctls@kalvis.ruСергеевН. С.SergeevN. S.ctls@kalvis.ruАкимовА. С.AkimovA. S.ctls@kalvis.ruОгородниковВ. Д.OgorodnikovV. D.ctls@kalvis.ruИнститут химии нефти СО РАН, ТомскРоссияInstitute of Petroleum Chemistry SB RAS, TomskRussian Federation2024200320242425965Copyright © LLC "KALVIS", 20242024LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1007

Исследованы продукты термической переработки тяжелой нефти в присутствии Ni- и Co-содержащих катализаторов, образующихся in situ из смеси соответствующих солей с этанолом. По сравнению с термическим крекингом в каталитическом процессе увеличивается выход светлых фракций с 51 до 63 % и снижается выход кокса с 3 до 2 мас.% В случае смешанного Ni- и Сo-катализатора наблюдаются наименьшие выходы газа (5 мас.%) и кокса (0,1 мас.%). Снижение содержания серы происходит как в продуктах термического крекинга (на 17 %), так и каталитического крекинга (от 12 до 32 отн.%), преимущественно за счет удаления ее в виде газообразных продуктов. Изучены структурно-групповые характеристики усредненных молекул асфальтенов до и после крекинга тяжелой нефти. Методом РФА твердых продуктов крекинга идентифицированы фазы Ni0,96S, Ni9S8 и Co9S8.

The study deals with the products of thermal processing of heavy oil in the presence of Ni- and Co-containing catalysts that are formed in situ from the mixture of corresponding salts with ethanol. In comparison with thermal cracking, in the catalytic process the yield of bright fractions increases from 51 to 63 % and the yield of coke decreases from 3 to 2 wt.%. In the case of mixed Ni and Сo catalyst, the least yields of gas (5 wt.%) and coke (0.1 wt.%) are observed. A decrease in the sulfur content occurs in the products of both thermal (by 17 %) and catalytic cracking (from 12 to 32 rel.%) predominantly due to its removal as gaseous products. The structuralgroup characteristics of the averaged asphaltene molecules were studied before and after heavy oil cracking. XRD of solid cracking products was used to identify Ni0.96S, Ni9S8 and Co9S8 phases.

тяжелая нефтьасфальтенысульфид никелясульфид кобальтаэтанолheavy oilasphaltenesnickel sulfidecobalt sulfideethanolReferencesHosseinpour M., Fatemi S., Ahmadi S. J., Morimoto M., Akizuki M., Oshima Y., Fumoto E. // Appl. Catal. B. 2018. V. 230. P. 91–101. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.02.030Hosseinpour M., Fatemi S., Ahmadi S. J., Morimoto M., Akizuki M., Oshima Y., Fumoto E. // Appl. Catal. B. 2018. V. 230. P. 91–101. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.02.030A. A. Biyouki, N. Hosseinpoura, N. N. Nassar // Energy Fuels. 2018. V. 32. P. 5033–5044. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.8b00638A. A. Biyouki, N. Hosseinpoura, N. N. Nassar // Energy Fuels. 2018. V. 32. P. 5033–5044. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.8b00638Li C., Huang W., Zhou C., Chen Y. // Fuel. 2019. V. 257. P. 1-12. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.115779Li C., Huang W., Zhou C., Chen Y. // Fuel. 2019. V. 257. P. 1-12. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.115779Guo K., Hansen V. F., Li H., Yu Z. // Fuel. 2018. V. 211. P. 697–703. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.09.097Guo K., Hansen V. F., Li H., Yu Z. // Fuel. 2018. V. 211. P. 697–703. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.09.097M. Chen, C. Li, G.‑R. Li, Y.‑L. Chen, C.‑G. Zhou // Pet Sci. 2019. V. 3. P. 439–446. https://doi.org/10.1007/s12182-019-0300-3M. Chen, C. Li, G.‑R. Li, Y.‑L. Chen, C.‑G. Zhou // Pet Sci. 2019. V. 3. P. 439–446. https://doi.org/10.1007/s12182-019-0300-3Al-Marshed A., Hart A., Leeke G., Greaves M., Wood J. // Chem. Res. 2015. V. 54. 43 P. 10645–55. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.5b02953Al-Marshed A., Hart A., Leeke G., Greaves M., Wood J. // Chem. Res. 2015. V. 54. 43 P. 10645–55. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.5b02953Wang D., Li Y., Jin L., Hao K., Wei B., Yao D., Hu H. Wang D. // Appl. Catal. B. 2019. V. 258. P. 1-9. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.117944Wang D., Li Y., Jin L., Hao K., Wei B., Yao D., Hu H. Wang D. // Appl. Catal. B. 2019. V. 258. P. 1-9. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.117944Rana M. S., Sámano V., Ancheyta J., Diaz J. A. I. // Fuel. 2007. V. 86. P. 1216–1231. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.08.004Rana M. S., Sámano V., Ancheyta J., Diaz J. A. I. // Fuel. 2007. V. 86. P. 1216–1231. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.08.004Hosseinpour M., Soltani M., Noofeli A., Nathwani J. // Fuel. 2020. V. 271. P. 117618. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117618Hosseinpour M., Soltani M., Noofeli A., Nathwani J. // Fuel. 2020. V. 271. P. 117618. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117618Avbenake P.O., Al-Hajri R.S., Jibril B.Y. // Pet Sci Technol. 2020. V. 38. P. 800–807. https://doi.org/10.1080/10916466.2020.1779743Avbenake P.O., Al-Hajri R.S., Jibril B.Y. // Pet Sci Technol. 2020. V. 38. P. 800–807. https://doi.org/10.1080/10916466.2020.1779743Li Y., Wang Z., Hu Z., Xu B., Li Y., Pu W., Zhao J. // Petroleum. 2020. V. 7. P. 117-122. https://doi.org/10.1016/j.petlm.2020.09.004Li Y., Wang Z., Hu Z., Xu B., Li Y., Pu W., Zhao J. // Petroleum. 2020. V. 7. P. 117-122. https://doi.org/10.1016/j.petlm.2020.09.004Omajali J. B., Hart A., Walker M., Wood J., Macaskie L.E. // Appl. Catal. B. 2017. V. 203. P. 807–819. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.10.074Omajali J. B., Hart A., Walker M., Wood J., Macaskie L.E. // Appl. Catal. B. 2017. V. 203. P. 807–819. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.10.074Guo K., Li H., Yu Z. // Fuel. 2016. V. 185. P. 886–902. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.08.047Guo K., Li H., Yu Z. // Fuel. 2016. V. 185. P. 886–902. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.08.047Suwaid M. A., Varfolomeev M. A., Al-muntaser A. A., Yuan C., Starshinova V. L., Zinnatullin A., Vagizov F. G., Rakhmatullin I. Z., Emelianov D. A., Chemodanov A.E. // Fuel. 2020. V. 281. P. 118753. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118753Suwaid M. A., Varfolomeev M. A., Al-muntaser A. A., Yuan C., Starshinova V. L., Zinnatullin A., Vagizov F. G., Rakhmatullin I. Z., Emelianov D. A., Chemodanov A.E. // Fuel. 2020. V. 281. P. 118753. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118753Mukhamatdinov I. I., Salih I. S. S., Rakhmatullin I. Z., Sitnov S. A., Laikov A. V., Klochkov V. V., Vakhin A. V. // J. Pet. Sci. Eng. 2019. V. 186. P. 106721. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.106721Mukhamatdinov I. I., Salih I. S. S., Rakhmatullin I. Z., Sitnov S. A., Laikov A. V., Klochkov V. V., Vakhin A. V. // J. Pet. Sci. Eng. 2019. V. 186. P. 106721. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.106721Fajun Z., Yongjian L., Ning L., Tianxiao X., Guangmeng Z., Kai W. // Energy Reports. 2021. V. 7. P. 4249-4272. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.06.094Fajun Z., Yongjian L., Ning L., Tianxiao X., Guangmeng Z., Kai W. // Energy Reports. 2021. V. 7. P. 4249-4272. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.06.094Djimasbe R., Varfolomeev M.A., Al-Muntaser A.A., Yuan C., Feoktistov D.A., Suwaid M. A., Kirgizov A. J., Davletshin R. R., Zinnatullin A. L., Fatou S. D., Galeev R. I., Rakhmatullin I. Z., Kwofie M., Klochkov V. V., Prochukhan K. Yu. // Fuel. 2022. V. 313. P. 122702. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122702Djimasbe R., Varfolomeev M.A., Al-Muntaser A.A., Yuan C., Feoktistov D.A., Suwaid M. A., Kirgizov A. J., Davletshin R. R., Zinnatullin A. L., Fatou S. D., Galeev R. I., Rakhmatullin I. Z., Kwofie M., Klochkov V. V., Prochukhan K. Yu. // Fuel. 2022. V. 313. P. 122702. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122702Kadkin O. N., Mikhailova A .N., Khafizov N. R., Yuan C., Varfolomeev M. A. // Fuel. 2022. V. 313. P. 123056. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.123056Kadkin O. N., Mikhailova A .N., Khafizov N. R., Yuan C., Varfolomeev M. A. // Fuel. 2022. V. 313. P. 123056. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.123056Kosari M., Golmohammadi M., Ahmadi S. J., Towfighi J., ChenariA. H. // The Journal of Supercritical Fluids.2017. V. 126. P. 14-24. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2017.02.021.Kosari M., Golmohammadi M., Ahmadi S. J., Towfighi J., ChenariA. H. // The Journal of Supercritical Fluids.2017. V. 126. P. 14-24. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2017.02.021.Chen G., Yuan W., Ba, Y., Zhao W., Gu X., Zhang J., Jeje A. // Petroleum Chemistry. 2017. V. 57. P. 389–394. https://doi.org/10.1134/S0965544117050036Chen G., Yuan W., Ba, Y., Zhao W., Gu X., Zhang J., Jeje A. // Petroleum Chemistry. 2017. V. 57. P. 389–394. https://doi.org/10.1134/S0965544117050036Lakhova A., Petrov S., Ibragimova D., Kayukova G., Safiulina A., Shinkarev A. Okekwe R. // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2017. V. 153. P. 385-390. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2017.02.015Lakhova A., Petrov S., Ibragimova D., Kayukova G., Safiulina A., Shinkarev A. Okekwe R. // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2017. V. 153. P. 385-390. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2017.02.015Yeletsky P. M., Zaikina O. O., Sosnin G. A., Kukushkin R. G., Yakovlev V. A. // Fuel Process. Technol. 2020. V. 199 P. 106239. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2019.106239.Yeletsky P. M., Zaikina O. O., Sosnin G. A., Kukushkin R. G., Yakovlev V. A. // Fuel Process. Technol. 2020. V. 199 P. 106239. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2019.106239.Li H, Gao H, Zhao X, Xia Z, Yu B, Sun D. // J Pet Sci Eng 2022. V. 208. P. 109271. https://doi.org/10.1016/J.PETROL.2021.109271Li H, Gao H, Zhao X, Xia Z, Yu B, Sun D. // J Pet Sci Eng 2022. V. 208. P. 109271. https://doi.org/10.1016/J.PETROL.2021.109271Sviridenko N.N. Akimov A.S. // J. of Supercritical Fluids. 2023. V. 192. 105784. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2022.105784Sviridenko N.N. Akimov A.S. // J. of Supercritical Fluids. 2023. V. 192. 105784. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2022.105784Urazov Kh. Kh., Sviridenko N. N. // J Taiwan Inst Chem Eng. 2021. V. 127. P. 151-156. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2021.07.044Urazov Kh. Kh., Sviridenko N. N. // J Taiwan Inst Chem Eng. 2021. V. 127. P. 151-156. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2021.07.044Urazov, K. K., Sviridenko, N. N. // Solid Fuel Chem. 2022. V. 56. P. 128–132. https://doi.org/10.3103/S0361521922020100Urazov, K. K., Sviridenko, N. N. // Solid Fuel Chem. 2022. V. 56. P. 128–132. https://doi.org/10.3103/S0361521922020100Nassar N. N., Hassan A., Pereira-Almao P. // Energy & Fuels. 2011. V. 25 (3). P. 1017-1023. https://doi.org/10.1021/ef101230gNassar N. N., Hassan A., Pereira-Almao P. // Energy & Fuels. 2011. V. 25 (3). P. 1017-1023. https://doi.org/10.1021/ef101230gNassar N. N., Hassan A., Pereira-Almao P. // Applied Catalysis A: General. 2013. V. 462-463. P. 116-120 https://doi.org/10.1016/j.apcata.2013.04.033.Nassar N. N., Hassan A., Pereira-Almao P. // Applied Catalysis A: General. 2013. V. 462-463. P. 116-120 https://doi.org/10.1016/j.apcata.2013.04.033.Urazov K. K., Sviridenko N. N., Iovik Y. A., Kolobova E. N., Grabchenko M. V., Kurzina I. A., Mukhamatdinov I. I. // Catalysts. 2022. V. 12(10). P. 1154. https://doi.org/10.3390/catal12101154Urazov K. K., Sviridenko N. N., Iovik Y. A., Kolobova E. N., Grabchenko M. V., Kurzina I. A., Mukhamatdinov I. I. // Catalysts. 2022. V. 12(10). P. 1154. https://doi.org/10.3390/catal12101154Hoodless R. C., Moyes R. B., Wells P. B. // Catal. Today. 2006. V. 114. P. 377-382. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2006.02.07Hoodless R. C., Moyes R. B., Wells P. B. // Catal. Today. 2006. V. 114. P. 377-382. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2006.02.07Tilley R. D., Jefferson A. D. // The Journal of Physical Chemistry B. 2002. V. 106 (42). P. 10895-10901. https://doi.org/10.1021/jp0256847Tilley R. D., Jefferson A. D. // The Journal of Physical Chemistry B. 2002. V. 106 (42). P. 10895-10901. https://doi.org/10.1021/jp0256847Bezverkhyy I., Afanasiev P., Danot M. // J Phys Chem B. 2004. V. 108. P. 7709–15. https://doi.org/10.1021/jp049692uBezverkhyy I., Afanasiev P., Danot M. // J Phys Chem B. 2004. V. 108. P. 7709–15. https://doi.org/10.1021/jp049692u

The authors declare that there are no conflicts of interest present.