zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-771Research ArticleСтатьиИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩЕГО КАТАЛИЗАТОРА МЕТОДОМ МЁССБАУЭРОВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ. Часть 2INVESTIGATION OF STRUCTURAL-PHASE CONVERSION OF THE IRON-CONTAINING CATALYST BY MÖSSBAUER SPECTROSCOPY (Part 2)МухаматдиновИ. И.MukhamatdinovI. I.

420111, Казань

Kazan, 420111

IIMuhamatdinov@gmail.comПятаевА. В.PyataevA. V.

Казань

Kazan

ЗариповаР. Д.ZaripovaR. D.

Казань

Kazan

ХайдароваА. Р.KhaidarovaA. R.

420111, Казань

Kazan, 420111

ВахинА. В.VakhinA. V.

420111, Казань

Kazan, 420111

Институт геологии и нефтегазовых технологий Казанского (Приволжского) федерального университетаInstitute of Geology and Petroleum Technologies, Kazan (Volga Region) Federal UniversityИнститут физики Казанского (Приволжского) федерального университетаInstitute Physics of Kazan (Volga Region) Federal UniversityХимический институт им. А. М. Бутлерова Казанского (Приволжского) федерального университетаAlexander Butlerov Institute of Chemistry of Kazan (Volga Region) Federal University202129012021881104108Copyright © Мухаматдинов И.И., Пятаев А.В., Зарипова Р.Д., Хайдарова А.Р., Вахин А.В., 20212021Мухаматдинов И.И., Пятаев А.В., Зарипова Р.Д., Хайдарова А.Р., Вахин А.В.Mukhamatdinov I.I., Pyataev A.V., Zaripova R.D., Khaidarova A.R., Vakhin A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/771

С целью установления механизма формирования катализатора для облагораживания высоковязкой нефти Ашальчинского месторождения методом мёссбауэровской спектроскопии исследована активная форма железосодержащего катализатора — смешанного оксида железа(II,III). В процессе формирования фаза оксида железа участвует в разрыве связей углерод–гетероатом в высокомолекулярных компонентах (смолах и асфальтенах) в составе тяжелой нефти и снижает их молекулярную массу. Таким образом дисперсные оксиды железа обогащаются серосодержащей фазой. По результатам математической обработки мёссбауэровских спектров, полученных в ходе эксперимента, изучен количественный состав продуктов термокаталитического воздействия при 300 °С. В извлеченных катализаторах в основном имеются такие фазы, как магнетит (Fe3O4), грейгит (Fe3S4), пирит (FeS2) и пирротин (Fe1–xS). Содержание магнетита уменьшается в сторону образования сульфидов железа (пирита и пирротина). В результате реакций крекинга, гидролиза, гидрогенолиза при температуре 300 °С образуются сероводород и углеводороды.

The active form of iron-containing catalysts – a mixture of iron(II, III) oxides – was studied by Mössbauer spectroscopy in order to identify the mechanism of formation of catalysts used in the upgrading of heavy oil. During the formation process, the iron oxide phase participates in breaking carbon-heteroatom bonds in high-molecular components (resins and asphaltenes) of heavy oil and reduces their molecular mass. Thus, the dispersed iron oxides are enriched with a sulfur-containing phase. Based on the results of mathematical processing of the Мössbauer spectra obtained during the experiment, the quantitative composition of the products of thermocatalytic action at 300°C was studied. Magnetite (Fe3O4), greigite (Fe3S4), pyrite (FeS2) and pyrrhotite (Fe1–xS) were mainly detected in the isolated catalysts. The content of magnetite decreases towards the formation of iron sulfides (pyrite and pyrrhotite). Hydrogen sulfide and hydrocarbons are formed because of cracking, hydrolysis and hydrogenolysis reactions at 300°С.

катализатороксиды железаакватермолизвысоковязкая нефтьмёссбауэровская спектроскопияcatalystiron oxideaquathermolysisheavy crude oilMössbauer spectroscopyReferencesW. Qin, Z. Xiao. Adv. Mater. Res., 608 (2013) 1428—1432W. Qin, Z. Xiao. Adv. Mater. Res., 608 (2013) 1428—1432Y. Chen, Y. Wang, C. Wu, F. Xia. Energy Fuels, 22 (2008) 1502—1508Y. Chen, Y. Wang, C. Wu, F. Xia. Energy Fuels, 22 (2008) 1502—1508K. Chao, Y. Chen, H. Liu, X. Zhang, J. Li. Energy Fuels, 26 (2012) 1152—1159K. Chao, Y. Chen, H. Liu, X. Zhang, J. Li. Energy Fuels, 26 (2012) 1152—1159Н. Н. Рокосова, Ю. В. Рокосов, С. И. Усков, Н. В. Бодоев. Нефтехимия, 41, № 4 (2001) 243—257Н. Н. Рокосова, Ю. В. Рокосов, С. И. Усков, Н. В. Бодоев. Нефтехимия, 41, № 4 (2001) 243—257Г. П. Каюкова, Л. З. Нигмедзянова, А. Г. Романов, С. Н. Лазарев, М. В. Дахнова, Е. В. Храмова, Е. С. Назарова. Нефтехимия, 45, № 5 (2005) 252—261Г. П. Каюкова, Л. З. Нигмедзянова, А. Г. Романов, С. Н. Лазарев, М. В. Дахнова, Е. В. Храмова, Е. С. Назарова. Нефтехимия, 45, № 5 (2005) 252—261A. V. Vakhin, F. A.Aliev, I. I. Mukhamatdinov, S. A. Sitnov, A. V. Sharifullin, S. I. Kudryashov, I. S. Afanasiev, O. V. Petrashov, D. K. Nurgaliev. Processes, 8, N 5 (2020), doi: 10.3390/pr8050532A. V. Vakhin, F. A.Aliev, I. I. Mukhamatdinov, S. A. Sitnov, A. V. Sharifullin, S. I. Kudryashov, I. S. Afanasiev, O. V. Petrashov, D. K. Nurgaliev. Processes, 8, N 5 (2020), doi: 10.3390/pr8050532I. I. Mukhamatdinov, A. R. Khaidarova, R. D. Zaripova, R. E. Mukhamatdinova, S. A. Sitnov, A. V. Vakhin. Catalysts, 10, N 1 (2020), doi: 10.3390/catal10010114I. I. Mukhamatdinov, A. R. Khaidarova, R. D. Zaripova, R. E. Mukhamatdinova, S. A. Sitnov, A. V. Vakhin. Catalysts, 10, N 1 (2020), doi: 10.3390/catal10010114I. I. Mukhamatdinov, I. Sh. S. Salih, I. Z. Rakhmatullin, S. A. Sitnov, A. V. Laikov, V. V. Klochkov, A. V. Vakhin. J. Petroleum Sci. Eng., 181 (2020), doi: 10.1016/j.petrol.2019.106721I. I. Mukhamatdinov, I. Sh. S. Salih, I. Z. Rakhmatullin, S. A. Sitnov, A. V. Laikov, V. V. Klochkov, A. V. Vakhin. J. Petroleum Sci. Eng., 181 (2020), doi: 10.1016/j.petrol.2019.106721M. I. Oshtrakh, M. V. Ushakov, V. Šepelák, V. A. Semionkin, P. C. Morais. Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 152 (2016) 666—679M. I. Oshtrakh, M. V. Ushakov, V. Šepelák, V. A. Semionkin, P. C. Morais. Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 152 (2016) 666—679D. Shu, T. Chen, X. Zou, M. Li, C. Wang, H. Wang, H. Liu. Sci. Total Environ., 731, N 12 (2020) 138951D. Shu, T. Chen, X. Zou, M. Li, C. Wang, H. Wang, H. Liu. Sci. Total Environ., 731, N 12 (2020) 138951N. Belzile, Y.-W. Chen, M.-F. Cai, Y. Li. J. Geochem. Explor., 84, N 2 (2004) 65—76N. Belzile, Y.-W. Chen, M.-F. Cai, Y. Li. J. Geochem. Explor., 84, N 2 (2004) 65—76M. Benz, A. van der Kraan, R. Prins. Appl. Catalys. A: General, 172, N 1 (1998) 149—157M. Benz, A. van der Kraan, R. Prins. Appl. Catalys. A: General, 172, N 1 (1998) 149—157А. Р. Хайдарова, А. В. Пятаев, И. И. Мухаматдинов, Р. Д. Зарипова, А. В. Вахин. Журн. прикл. спектр., 87, № 4 (2020) 622—626 [A. R. Khaidarova, A. V. Pyataev, I. I. Mukhamatdinov, R. D. Zaripova, A. V. Vakhin. J. Appl. Spectr., 87 (2020) 680—684]А. Р. Хайдарова, А. В. Пятаев, И. И. Мухаматдинов, Р. Д. Зарипова, А. В. Вахин. Журн. прикл. спектр., 87, № 4 (2020) 622—626 [A. R. Khaidarova, A. V. Pyataev, I. I. Mukhamatdinov, R. D. Zaripova, A. V. Vakhin. J. Appl. Spectr., 87 (2020) 680—684]I. I. Mukhamatdinov, A. V. Vakhin, S. A. Sitnov, A. R. Khaidarova, R. D. Zaripova, E. I. Garifullina, V. E. Katnov, S. N. Stepin. Chem. Technol. Fuels Oils, 54, N 5 (2018) 574—580I. I. Mukhamatdinov, A. V. Vakhin, S. A. Sitnov, A. R. Khaidarova, R. D. Zaripova, E. I. Garifullina, V. E. Katnov, S. N. Stepin. Chem. Technol. Fuels Oils, 54, N 5 (2018) 574—580А. Р. Хайдарова, T. В. Гогалюк, И. И. Мухаматдинов, А. В. Вахин, О. В. Славкина, К. А. Щеколдин, В. И. Дарищев. Нефть. Газ. Новации, 225, № 4 (2020) 60—64А. Р. Хайдарова, T. В. Гогалюк, И. И. Мухаматдинов, А. В. Вахин, О. В. Славкина, К. А. Щеколдин, В. И. Дарищев. Нефть. Газ. Новации, 225, № 4 (2020) 60—64В. С. Русаков. Основы мёссбауэровской спектроскопии, Москва, МГУ (2011)В. С. Русаков. Основы мёссбауэровской спектроскопии, Москва, МГУ (2011)А. Г. Иванова, А. В. Вахин, Е. В. Воронина, А. В. Пятаев, Д. К. Нургалиев, С. А. Ситнов. Изв. РАН. Сер. физ., 81, № 7 (2017) 904—908А. Г. Иванова, А. В. Вахин, Е. В. Воронина, А. В. Пятаев, Д. К. Нургалиев, С. А. Ситнов. Изв. РАН. Сер. физ., 81, № 7 (2017) 904—908J. A. Morice, V. C. Rees, D. T. Rickard. J. Inorg. Nucl. Chem., 31, N 12 (1969) 3797—3802J. A. Morice, V. C. Rees, D. T. Rickard. J. Inorg. Nucl. Chem., 31, N 12 (1969) 3797—3802

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