Plasma Processing of Light- and Heavy-Oil Asphaltenes

A. A. Grin’ko; Гринько А. А.; L. V. Ivanova; Иванова Л. В.; E. V. Frantsina; Францина Е. В.; Yu. Yu. Petrova; Петрова Ю. Ю.; A. Ya. Pak; Пак А. Я.; P. V. Povalyaev; Поваляев П. В.; V. V. Kaichev; Каичев В. В.; V. V. Arkachenkova; Аркаченкова В. В.; K. A. Litvintseva; Литвинцева К. А.

doi:10.31857/S002311932303004X

Plasma Processing of Light- and Heavy-Oil Asphaltenes

Authors: Grin’ko A.A.¹^,2, Ivanova L.V.³, Frantsina E.V.¹^,2, Petrova Y.Y.¹, Pak A.Y.², Povalyaev P.V.², Kaichev V.V.⁴, Arkachenkova V.V.¹, Litvintseva K.A.⁴
Affiliations:
1. Surgut State University
2. Tomsk Polytechnic University
3. Gubkin Russian State University of Oil and Gas (Research University)
4. Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 57, No 3 (2023)
Pages: 238-252
Section: PLASMA CHEMISTRY
URL: https://rjsvd.com/0023-1193/article/view/661511
DOI: https://doi.org/10.31857/S002311932303004X
EDN: https://elibrary.ru/KBQSSV
ID: 661511

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

The paper presents an analysis of the results of an experimental study of carbon materials obtained in a direct-current arc plasma from asphaltenes isolated from light oil of the Sredneugutskoye field and combined heavy oil from Venezuelan fields, as well as asphaltenes isolated from natural asphaltite. The influence of the composition of initial asphaltenes on the composition and properties of carbon materials obtained as a result of plasma treatment has been studied. The parent asphaltenes and carbon materials synthesized from them have been examined using a set of instrumental methods: X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, energy-dispersive X-ray fluorescence analysis, Fourier-transform IR spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), transmission and scanning electron microscopy, and laser diffraction. Changes in the composition and structure of the obtained materials after plasma processing of asphaltenes have been established. It is shown that this method can be considered promising for processing not only petroleum material, but also oil industry waste enriched in resin–asphaltene components.

Keywords

asphaltenes, heavy oil, carbon materials, plasma, XPS, graphite

References

Santos R.G., Loh W., Bannwart A.C., Trevisan O.V. // Reviews Braz. J. Chem. Eng. 2014. V. 31. P. 571.
Хаустов А.П. Редина М.М. // Экспозиция. Нефть. Газ. 2012. № 6. С. 20.
Дaнилoвa E.И. // The Chemical J. 2008. C. 34.
Guo K., Li H., Yu Z. // Fuel. 2016. V. 185. P. 886.
Hein F.J. // J. Petroleum Science and Engineering. 2017. V. 154. P. 551.
Маркано Гонсалес А.А., Басниева И.К., Еремин Н.А. и др. // Актуальные проблемы нефти и газа. 2019. № 1(24).
Huang W.S., Zhang C.Q., Meng Z. et al. // Proceedings of the International Field Exploration and Development Conference. 2019. P. 955.
Rudyk S. // Fuel. 2018. V. 216. P. 330.
Скибицкая Н.А. Бурханова И.О., Большаков М.Н. и др. // Труды Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина. 2016. № 2. С. 23.
Ганеева Ю.М., Юсупова Т.Н., Романов Г.В. // Успехи химии. 2011. Т. 80. № 10. С. 1034.
Капустин В.М. Глаголева О.Ф. Технология переработки нефти. Первичная переработка нефти (часть первая). М.: Наука, 2006. 400 с.
Гринько А.А. Головко А.К. // Нефтехимия. 2014. Т. 54. № 1. С. 43.
Головко А.К., Гринько А.А. // Нефтехимия. 2018. Т. 58. № 4. С. 391.
Игнатенко В.Я., Костина Ю.В., Антонов С.В. и др. // Журн. прикладной химии. 2018. Т. 91. № 11. С. 1626.
Петров А.М. Электропроводящие композиты на основе концентратов асфальтенов и полиэтилена (получение и свойства). Дис. канд. техн. наук. Уфа: Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2019.
Wu X., Ma B., Xu Y. et al. // J. Nanomaterials. 2019. https://doi.org/10.1155/2019/2094723
Xu C., Ning C., Zhu X. et al. // Carbon. 2013. V. 62. P. 213.
Kamkar M., Natale G. // Fuel. 2021. V. 285. P. 119272.
Poveda J.C., Molina D., Martinez H. et al. // Energy and Fuels. 2014. V. 28. № 2. P.735.
Villa M., Calixto-Rodriguez M., Martinez H. et al. // Plasma Science and Technology. 2010. V. 12. № 1. P. 80.
Petrova Yu.Yu., Frantsina E.V., Grinko A.A. et al. // Materials Today Communications. 2022. V. 33. P. 104669.
Пак А.Я., Поваляев П.В., Францина Е.В. и др. // Известия ТПУ. 2022. Т. 333. № 12. [в печати].
Mikhailiv O., Zubyk H., Plonska-Brzezinska M.E. // Inorganica Chimica Acta. 2017. V. 468. P. 49.
Shoukat R., Imran Khan M. // Microsystem Technologies. 2021. V. 27. P. 4183.
Cheshkova T.V., Sergun V.P., Kovalenko E.Yu. et al. // Energy and Fuels. V. 33. № 9. P. 7971.
Gerasimova N.N., Cheshkova T.V., Kovalenko E.Yu., et al. // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2022. V. 333. № 9. P. 128.
Guzmán C., Montero C., Briceńo M.I. et al. // Fuel Science and Technology International. 1989. V. 7. № 5−6. P. 571.
Петров Ал.А. Углеводороды нефти. М.: Наука, 1984. 264.
Антипенко В.Р. Термические превращения высокосернистого природного асфальтита: геохимические и технологические аспекты. СО РАН, Институт химии нефти. Новосибирск: Наука, 2013. 184 с.
Pak A.Y., Larionov K.B., Kolobova E.N. et al. // Fuel Processing Technology. 2022. V. 227. P. 107111.
Pak A.Y., Bolatova Z., Nikitin D.S. et al. // Waste Management. 2022. V. 144. P. 263.
Головко А.К., Горбунова Л.В., Камьянов В.Ф. // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. № 3. С. 364.
Scofield J.H. // J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1976. V. 81. P. 29.
Краюшкин В.А., Гусева Э.Е., Морозова Р.М. // Геологiчный журн. 2008. № 4. С. 26.
Trejo F. Rana M.S., Ancheyta J. // Catalysis today. 2010. V. 150. № 3–4. P. 272.
Karacan O., Kok M.V. // Energy Fuels. 1997. V. 11. P. 385.
Moschopedis S.E., Parkash S., Speight J.G. // Fuel. 1978. V. 57. № 7. P. 431.
Копытов М.А., Головко А.К. // Нефтехимия. 2017. Т. 57. № 1. С. 41.
Cheshkova T.V., Sergun V.P., Kovalenko E.Yu. et al. // Energy and Fuels. 2019. V. 33. P. 7971.
Strausz O.P., Mojesky T.W., Lown E.W. // Fuel. 1992. V. 71. P. 1355.
Katrick B., Srivastava S.K., Srivastava I. // J. Nanoscience and Nanotechnology. 2013. V. 13. P. 4320.
Ţucureanu V., Matei A., Marius Avram A. // Critical reviews in analytical chemistry. 2016. V. 46. № 6. P. 502.
Hontoria-Lucas C., López-Peinado A.J., López-González J.D. et al. // Carbon. 1995. V. 33. № 11. P. 1585.
Asemani M., Rabbani A. // Geosciences J. 2016. V. 20. P. 273.
Тихомиров С., Кимстач Т. // Аналитика. 2011. № 1(1). С. 28.