Ключевые слова: сверхкритические флюиды, групповой состав, асфальтены, сверхкритическая флюидная экстракция, диоксид углерода, анти-растворитель, фракционирование
В обзорной статье рассмотрена информация по современным методам разделения нефтей и нефтяных остатков при анализе группового состава с использованием сверхкритических флюидов. Освещены особенности влияния состава и свойств отдельных групповых компонентов нефтяных образцов на дальнейшую переработку. Кратко рассмотрены традиционные методы разделения нефтяного сырья на групповые компоненты. Показаны результаты современных исследований методов экстракционного разделения нефтяных образцов с использованием сверхкритических флюидов. Представлена информация о новых методах выделения асфальтенов и фракционирования тяжелых нефтей и нефтяных остатков с использованием СО2.
doi:10.34984/SCFTP.2024.19.4.001
Цитировать
ГОСТ
7.0.100-2018
Применение сверхкритических флюидов для разделения групповых компонентов нефтяных систем (Обзор) / – Текст : непосредственный // Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – С. 3-24. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.001
TRANSLIT
Primenenie sverhkriticheskih flyuidov dlia razdeleniia gruppovyh komponentov neftianyh sistem / – Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – S. 3-24. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.001
En
Application of Supercritical Fluids for Separation of Group Components of Petroleum Systems (Review). Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika, 4, 3-24 (2024). https://doi.org/10.34984/SCFTP.2024.19.4.001
Ключевые слова: смешанные оксиды, синтез, водный флюид, редкоземельные элементы, алюминаты, каталитическое окисление, окислительная конденсация метана
Изучено влияние способа синтеза смешанных оксидных систем Ln—Al (Ln—La, Ce, Pr) с атомным соотношением Ln : Al = 1 : 1 на формирование их фазового состава и каталитические свойства в реакции окисления метана. Предшественники готовили пропиткой беззольной фильтровальной бумаги смешанными растворами нитратов соответствующих металлов по водопоглощающей способности с последующей сушкой и сжиганием полученной массы на воздухе. Дальнейшую обработку проводили, совмещая прокаливание при 600 и 900 °С с обработкой в среде водного или водно-аммиачного флюида (ВФ или ВАФ). Закономерности превращения аморфного предшественника оксидов Pr—Al в средах ВФ и ВАФ и при высокотемпературном синтезе аналогичны полученным для системы La—Al. В обоих случаях аморфный предшественник в содержащем воду флюиде превращается в LnAlO3 со структурой кубического перовскита с примесью фаз AlO(OH) (бёмита) и основных карбонатов РЗЭ. Последующая обработка при 900 °С на воздухе приводит к образованию смеси, содержащей алюминаты LnAlO3 и свободные оксиды La2O3 или PrO2. Однофазные образцы, содержащие только алюминаты La и Pr, были получены путем нагревания аморфных предшественников при 900 °С на воздухе. При обработке в ВФ или ВАФ системы Ce—Al вместо алюмината или Ce-содержащих гидроксидов образуется хорошо окристаллизованный оксид CeO2, а Al-содержащий компонент остается рентгеноаморфным. CeAlO3 был получен обработкой смеси предшественников оксидов Ce и Al в токе водорода. Установлено что из-за различий в значениях 4-го потенциала ионизации (IP 4) атомов La, Ce и Pr (49,9, 36,7 и 39,0 эВ соответственно) для образования алюминатов со структурой перовскита формулы LnAlO3, содержащих РЗЭ в степени окисления (3+), требуются совершенно разные условия синтеза. Изучены каталитические свойства синтезированных образцов в процессе окисления метана. Эффективность и устойчивость изоструктурных алюминатов LnAlO3 в реакции окислительной конденсации метана (ОКМ) снижается в ряду La > Pr ≫ Ce. Хотя наиболее активен среди них PrAlO3, но LaAlO3 проявляет наибольшую селективность в образовании продуктов ОКМ (этан + этилен).
doi:10.34984/SCFTP.2024.19.4.002
Цитировать
ГОСТ
7.0.100-2018
Синтез, структура и каталитические свойства смешанных оксидов Ln-Al (Ln — La, Ce, Pr) в процессе окислительной конденсации метана / – Текст : непосредственный // Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – С. 25 - 43. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.002
TRANSLIT
Sintez, struktura i kataliticheskie svojstva smeshannyh oksidov Лн-Ал (Лн — Ла, Це, Пр) v processe okislitelnoj kondensacii metana / – Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – S. 25 - 43. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.002
En
Synthesis, Structure and Catalytic Properties of Mixed Ln—Al Oxides (Ln — La, Ce, Pr) in the Oxidative Coupling of Methan. Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika, 4, 25 - 43 (2024). https://doi.org/10.34984/SCFTP.2024.19.4.002
Ключевые слова: сверхкритическая вода, молекулярная динамика, взаимодействие лазерного излучения с веществом, двухтемпературная модель, динамические скоростные уравнения
Экспериментально и с помощью численного моделирования, основанного на классическом методе молекулярной динамики в сочетании с двухтемпературной моделью и динамическими скоростными уравнениями, восстановлена динамика фемтосекундного лазерного воздействия на воду. Данный процесс происходит в несколько этапов: изначально фемтосекундный лазерный импульс взаимодействует с электронной подсистемой, генерируя плазму за счет многофотонной, туннельной и ударной ионизации. Передача энергии от электронов плазмы к атомам, как показывает двухтемпературная модель, приводит к сверхбыстрому нагреву вещества до температуры ∼10000 К, а достигаемые в области воздействия давления составляют ∼15 ГПа, что приводит к генерации ударной волны. Превышение температур и давлений над критическими значениями в сочетании с высокими флуктуациями плотности и кластеризацией позволяют утверждать о переходе вещества в сверхкритическое состояние. Давления и температуры, превышающие критические значения, достигаются в области несколько превышающей область кавитации; при этом эта область испытывает осцилляции с периодом, близким к периоду колебаний кавитационного пузыря. Показано, что в случае фемтосекундного лазерного воздействия удельный энерговклад, измеряемый экспериментально, можно использовать в качестве начального условия, предполагая мгновенный нагрев среды, что значительно упрощает численное моделирование. В рамках такого подхода успешно восстанавливаются как давления, достигаемые на фронте ударной волны, так и динамика кавитационных пузырей.
doi:10.34984/SCFTP.2024.19.4.003
Цитировать
ГОСТ
7.0.100-2018
Динамика перехода воды в сверхкритическое состояние при сверхбыстром нагреве ультракороткими лазерными импульсами / – Текст : непосредственный // Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – С. 44-61. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.003
TRANSLIT
Dinamika perehoda vody v sverhkriticheskoe sostoianie pri sverhbystrom nagreve ultrakorotkimi lazernymi impulsami / – Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – S. 44-61. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.003
En
Dynamics of Water Transition to Supercritical State Under Ultra-Fast Heating by Ultra-Short Laser Pulses. Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika, 4, 44-61 (2024). https://doi.org/10.34984/SCFTP.2024.19.4.003
Ключевые слова: гексафторацетилацетонат палладия, диоксид углерода, растворимость, уравнение состояния Пенга—Робинсона, уравнение Крастила
Рассмотрены два варианта моделирования растворимости гексафторацетилацетоната палладия в диоксиде углерода (в суб- и сверхкритических условиях) на основе ранее полученных экспериментальных данных. В рамках первого варианта использовали уравнение состояния Пенга—Робинсона, в качестве альтернативного — уравнение Крастила. Были найдены оптимальные параметры модельных уравнений. Оба варианта моделирования позволили с удовлетворительной точностью описать изотермы растворимости в диапазоне температур 313—353 K и мольных долей комплекса до 0,8 %. Стандартные отклонения при этом составляли 2,6 г/л и 2,0 г/л для уравнений Пенга—Робинсона и Крастила соответственно.
doi:10.34984/SCFTP.2024.19.4.004
Цитировать
ГОСТ
7.0.100-2018
Моделирование растворимости гесафторацетилацетоната палладия в диоксиде углерода / – Текст : непосредственный // Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – С. 62-73. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.004
TRANSLIT
Modelirovanie rastvorimosti gesaftoracetilacetonata palladiia v diokside ugleroda / – Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – S. 62-73. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.004
En
Modeling the Solubility of Palladium Hexafluoroacetylacetonate in Carbon Dioxide. Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika, 4, 62-73 (2024). https://doi.org/10.34984/SCFTP.2024.19.4.004
Ключевые слова: куриный помет, бурый уголь, сверхкритическая вода, окисление, тепловыделение, загрязнители
Представлены результаты совместного сверхкритического водного окисления (СКВО) смесей куриного помета (КП) и бурого угля (БУ), непрерывно подаваемых в виде суспензии, стабилизированной NaOH (0,8 мас. %), в трубчатый реактор при давлении 25 МПа, градиенте температуры по его вертикальной оси 390—600 °С, варьируемых расходах реагентов и концентрациях КП и БУ в суспензии. Добавление БУ приводит к снижению общего энергопотребления омическими нагревателями в 1,5—1,8 раза в зависимости от содержания горючего вещества в суспензии. Образующаяся газовая смесь содержит СО2, N2 и следовые количества N2O. В составе зольных остатков преобладают карбонаты, фосфаты и алюмосиликаты кальция и натрия. Суммарное содержание фенолов (17—32 мкг/дм3 ) и полициклических ароматических углеводородов (2—4 мкг/дм3 ) в эффлюенте зависит от концентрации КП в суспензии и не превышает уровня их максимально допустимых концентраций в сточных водах. Показано, что образование HNO3 и H2SO4 в процессе СКВО приводит к усилению коррозии конструкционных материалов и повышенному содержанию хрома, меди и никеля в эффлюенте. Обсуждаются механизмы превращения органических и минеральных компонентов, содержащихся в КП и БУ.
doi:10.34984/SCFTP.2024.19.4.005
Цитировать
ГОСТ
7.0.100-2018
Совместное окисление куриного помета и бурого угля в сверхкритической воде в проточном режиме / – Текст : непосредственный // Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – С. 74-92. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.005
TRANSLIT
Sovmestnoe okislenie kurinogo pometa i burogo uglia v sverhkriticheskoj vode v protochnom rezhime / – Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – S. 74-92. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.005
En
Supercritical Water Co-oxidation of Poultry Manure and Brown Coal in the Flow Mode. Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika, 4, 74-92 (2024). https://doi.org/10.34984/SCFTP.2024.19.4.005
Ключевые слова: гесафторацетилацетонат меди, γ-оксид алюминия, растворимость, адсорбция, сверхкритический диоксид углерода
Получены данные о растворимости моногидрата гексафторацетилацетоната меди(II) Cu(hfa)22H2O в диоксиде углерода. Растворимость увеличивается с ростом температуры в диапазоне 303—353 К и наблюдается ее нелинейный рост с ростом плотности CO2 в сверхкритической (СК) области. Зависимость растворимости от параметров состояния (температура, плотность CO2) описана уравнением Крастила. Изучена адсорбция Cu(hfa)2⋅H2O из раствора в СК-CO2 на трех образцах γ-Al2O3, различающихся наличием кислотных и основных добавок. Изотермы адсорбции имеют форму, характеризующуюся резким ростом величины адсорбции на начальном участке, что свидетельствует о высоком сродстве комплекса к поверхности носителя и/или ее гетерогенности, и наличии центров с высокой энергией адсорбции. Увеличение плотности CO2 от 355 до 780 кг/м3 при постоянной температуре (313 К) приводит к снижению адсорбции Cu(hfa)2⋅H2O на всех трех образцах Al2O3. При постоянной плотности среды 355 кг/м3 и повышении температуры от 313 до 343 К наблюдается более сложный характер поведения изотерм адсорбции в зависимости от характеристик носителя и диапазона концентраций адсорбируемого вещества.
doi:10.34984/SCFTP.2024.19.4.006
Цитировать
ГОСТ
7.0.100-2018
Равновесия в системе гексафторацетилацетонат меди—СO2—Al2O3 / – Текст : непосредственный // Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – С. 93-106. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.006
TRANSLIT
Ravnovesiia v sisteme geksaftoracetilacetonat medi—СO2—Al2O3 / – Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – S. 93-106. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.006
En
Equilibria in the System Copper Hexafluoroacetylacetonate—СO2—Al2O3. Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika, 4, 93-106 (2024). https://doi.org/10.34984/SCFTP.2024.19.4.006
Ключевые слова: лазерная абляция, плазмонные наночастицы, сверхкрити- ческий флюид, сверхкритический диоксид углерода, рассеяние Ми
Исследована динамика формирования субмикронных частиц золота во время лазерной абляции в сверхкритическом и жидком СО2 с помощью время-разрешенных измерений спектров экстинкции. Обнаружено, что высокая плотность СО2 800 кг/м3 вне зависимости от фазового состояния приводит к формированию лазерно-индуцированных флуктуаций среды на временных масштабах 10—1000 мкс, на которых может происходить расфокусировка последующих лазерных импульсов. Для условий пониженной плотности флюида в окрестности области Видома (Р = 8,5 МПа, Т = 310 K) показано, что наночастицы беспрепятственно покидают область взаимодействия, о чем свидетельствует экспоненциальный рост интегральной величины экстинкции. Данные о спектрах экстинкции позволили наблюдать динамику формирования наночастиц со средним диаметром ≈ 160 нм, подчиняющихся логнормальной функции распределения по размерам, ширина которой определяется термодинамическими условиями СО2.
doi:10.34984/SCFTP.2024.19.4.007
Цитировать
ГОСТ
7.0.100-2018
Динамика образования субмикронных частиц золота при абляции в среде сверхкритического диоксида углерода / – Текст : непосредственный // Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – С. 107-121. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.007
TRANSLIT
Dinamika obrazovaniia submikronnyh chastic zolota pri abliacii v srede sverhkriticheskogo dioksida ugleroda / – Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika.. – 2024. – Т. 19. – № 4. – S. 107-121. - DOI: 10.34984/SCFTP.2024.19.4.007
En
Dynamics of Submicron Gold Particle Formation During Laser Ablation in Supercritical Carbon Dioxide. Sverhkriticheskie Flyuidy: Teoriya i Praktika, 4, 107-121 (2024). https://doi.org/10.34984/SCFTP.2024.19.4.007