|
|
Лаборатория проблем комплексной переработки органо-минерального сырья
Заведующий лабораторией: доктор химических наук Кузнецов Петр Николаевич
Тел.: (391)212-47-97;
Факс: (391)212-47-20;
E-mail: kpn@icct.ru
Лаборатория организована в 1981г.
Состав лаборатории:
8 сотрудников, в т.ч. 1 ведущий научный сотрудник, 1 старший научный сотрудник, 2 младших научных сотрудника.
За период с 2007-2010 гг защищены две кандидатские диссертации, одна подготовлена к защите.
Основные направления научных исследований и важнейшие результаты:
получение новых данных о химическом составе, молекулярном и супрамолекулярном строении ископаемых углей;
разработка научных основ стимулирования термохимических превращений путем применения катализаторов и активационных обработок;
создание научных основ комплексных высокоэффективных и экологически безопасных процессов глубокой переработки органоминерального сырья.
Базовые проекты НИР Института, по которым ведутся исследования (2010-2012гг):
Проект V.38.1.5 «Исследования физико-химических закономерностей поверхностных явлений и гетерофазных химических превращений, создание процессов и комбинированных методов нового технологического уровня для комплексной переработки поликомпонентного сырья».
Проект V.37.2.2. «Физико-химические основы получения микросферических, композитных функциональных материалов, включающих наноструктурированные оксидные системы».
Интеграционные проекты фундаментальных исследований СО РАН (2009-2011 гг):
Проект 106: «Конверсия нетрадиционных источников углеводородов (природные битумы, горючие сланцы, угли) в сверхкритических флюидах)»
Проект 104: «Стимулирование термохимических превращений твердых горючих ископаемых методами активирующего физического и химического воздействия с целью создания научных основ энергосберегающих технологий глубокой переработки бурых углей Монголии и Восточной Сибири (РФ)».
Международное сотрудничество:
Институт химии и химической технологии Монгольской Академии наук, Улан-Батор.
ВАЖНЕЙШИЕ НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ:
Для исследования углей и установления фундаментальных взаимосвязей между составом, строением и реакционной способностью развит подход, базирующийся на направленной функционализации органической массы в сочетании с определением особенностей ее супрамолекулярного строения и поведения при термохимическом превращении. С применением такого подхода получены новые данные о строении углей, развиты научные основы новых методов стимулирования деструктивных реакций путем предварительных модифицирующих обработок, применения бифункциональных растворителей и эффективных железосодержащих катализаторов. Обосновано представление о буром угле как о природном супрамолекулярном образовании, в котором минеральные золообразующие компоненты участвуют в процессе самоорганизации органической массы и оказывают влияние на термохимические превращения.
На примере бурых углей различных месторождений выявлены фундаментальные закономерные изменения физико-химических свойств в зависимости от содержания кальция. Выделены три группы углей с характеристичным супрамолекулярным строением и способностью к взаимодействию с растворителями:
- декатионированные бурые угли (содержание Са менее 0.2% мас.) характеризуются высокими величинами и скоростями набухания, структурные фрагменты полимероподобной органической массы обладают определенной подвижностью, проникновение молекул растворителей в объем осуществляется по «дыркам», образующимся в результате релаксационных колебаний фрагментов структуры;
- природные бурые угли с небольшим содержанием кальция (менее 0.8% мас.) имеют невысокие величины и скорости набухания, органическая масса отличается жесткой структурой, процесс набухания в большинстве растворителей лимитируется физической диффузией молекул, а скорость определяется коэффициентом диффузии;
- природные бурые угли с большим содержанием кальция (более 0.8%) отличаются плотно сшитой и жесткой структурой, низкой способностью к набуханию вследствие медленной «псевдофиковской» диффузии молекул растворителя с изменяющимся коэффициентом диффузии.
Установлены закономерные изменения реакционной способности бурых углей в процессах термохимической деструкции в зависимости от содержания в них кальция. Увеличение содержания кальция приводит к:
- уменьшению способности к деструкции в процессе гидрогенизации;
- значительному увеличению активности при паровой газификации;
- развитию мезопористой структуры при паровой активации.
Предложена принципиальная технологическая схема каталитической переработки металлоносного бурого угля северного месторождения Ленского бассейна с получением низкосернистых жидких углеводородных фракций. Процесс осуществляется на железосодержащем катализаторе, получаемые бензиновые фракции отличаются от соответствующих нефтяных фракций повышенными октановыми числами (60-86 пунктов по исследовательскому методу, против 40).
Установлено, что экстракция бурого угля толуолом в сверхкритических условиях с применением небольших добавок сорастворителей и предварительной механоактивационной обработки дает возможность осуществить достаточно глубокое разложение органической массы при сравнительно низкой температуре (400°С) без применения катализаторов и высокого давления водорода.
Развиты научные основы формирования метастабильных оксидных систем, содержащих наноструктурированный модифицированный диоксид циркония, с применением методов химического и механохимического синтеза. Разработан способ приготовления катализатора для низкотемпературной изомеризации легких н-алканов C4-C6.
Основные публикации:
- P. N. Kuznetsov, L. I. Kuznetsova, V. G. Chumakov. Mechanochemical activation of iron ore-based catalysts for the hydrogenation of brown coal // Materials Research Innovations. - 2000. – V. 3. - Nо 6. - P. 340-346.
- P. N. Kuznetsov, L. I. Kuznetsova, Ya. V. Obukhov, N. K. Kuksanov . Studies on the effect of accelerated electrons on the hydrogenation of coal // Fuel. – 2001. - Vol. 80. - P. 2203-2206.
- P. N. Kuznetsov, L. I. Kuznetsova, A. M. Zhyzhaev, G. L. Pashkov, V. V. Boldyrev. Ultra fast synthesis of metastable tetragonal zirconia by means of mechanochemical activation // Applied Catalysis A: General. – 2002. – Vol. 227. – С. 299-307.
- P. N. Kuznetsov. Study of hydrocracking and hydroisomerization of n-octane over Pt/HY zeolites using the reactors of different configurations // Journal of Catalysis. - 2003. - Vol. 218. – № 1. - P. 12-23.
- П. Н. Кузнецов, Л. И. Кузнецова, А. М. Жижаев, Г. Л. Пашков, В. В. Болдырев. Влияние катионов Fe3+ и Y3+ на кристаллизацию тетрагонального оксида циркония при механохимической активации аморфного гидроксида циркония // Химия в интересах устойчивого развития. – 2003. – Т. 11. – С. 601-609.
- П. Н. Кузнецов, Л. И. Кузнецова, Г. Л. Пашков, В. В. Болдырев. Твердофазные превращения оксида циркония при механической обработке в измельчительных аппаратах различного типа // Химия в интересах устойчивого развития. – 2004. – Т. 12. - С. 193-199.
- П. Н. Кузнецов, Ю. Ф. Патраков, А. С. Торгашин, Л. И. Кузнецова, С. А. Семенова, Н. К. Куксанов, С. Н. Фадеев. Влияние обработки пучком ускоренных электронов на состав и надмолекулярное строение бурых и каменных углей ряда метаморфизма // Химия в интересах устойчивого развития. - 2005. - Т. 13. - С. 71-77.
- П. Н. Кузнецов, Л. И. Кузнецова, В. П. Твердохлебов, А. Л. Санников. Каталитическая изомеризация низкомолекулярных парафиновых углеводородов в производстве экологически чистых высокооктановых бензинов // Технология нефти и газа.– 2005.– Т. 38.– № 3.– С. 20-31.
- P. N. Kuznetsov, L. I. Kuznetsova, A. M. Zhyzhaev, V. I. Kovalchuk, A. L. Sannikov, V. V. Boldyrev. Investigation of mechanically stimulated solid phase polymorphic transition of zirconia // Applied Catalysis A: General.– 2006.– Vol. 298.– P. 254-260.
- Кузнецов, П. Н. Изменение рентгеноструктурных параметров органической массы бурого угля в процессе низкотемпературной гидрогенизации в тетралине / П. Н. Кузнецов, А. С. Торгашин, Л. И. Кузнецова, А. М. Жижаев, С. М. Колесникова // Химия твердого топлива. – 2006. - № 5. - С. 3-10.
- Кузнецов П.Н., Кузнецова Л.И., Кутихина Е.А. Влияние декатионирования канско-ачинского бурого угля на физико-химические свойства и сорбционную способность получаемых сорбентов // Химия твердого топлива. 2008. –№ 3. - С. 30-37.
- Кузнецов П.Н., Кузнецова Л.И. Влияние минеральных компонентов бурых углей на свойства органической массы при взаимодействии с растворителями // Химия твердого топлива. – 2008. - № 6. – С. 57-66.
- Кузнецов В.П., Кузнецова Л.И., Твердохлебов В.П. Перспективы развития нефтегазового комплекса Красноярского края // Журнал Сибирского федерального университета. Сер. "Техника и технологии".- 2008. - № 2. – С.168-180.
- Кузнецов П.Н., Колесникова С.М., Кузнецова Л.И., Охлопков С.С., Сафронов А.Ф. Состав углей месторождений Севера Ленского угольного бассейна, оценка возможности переработки в жидкие топлива // Химия в интересах устойчивого развития. – 2009. Т. 17. –С. З5-41.
- Пашков Г.Л., Кузнецов П.Н., Сафронов А.Ф., Ляхов Н.З. Производство синтетического жидкого топлива: состояние и тенденции развития // Химия в интересах устойчивого развития. – 2009. – Т. 17. – С.215-227.
- Кузнецов П.Н., Колесникова С.М., Каменский Е.С., Каширцев В.А. Превращение бурых углей в водной и толуолсодержащих средах при сверхкритических параметрах в присутствии катализаторов // Химия твердого топлива. 2010. –№ 4. - С. 14-18.
- Пуревсурен Б., Даваажав Я., Серикжан Х., Батбилег С., Кузнецов П.Н. Состав и свойства угля меторождения Сайхан-овоо Монголии // Химия твердого топлива. 2010. –№ 4. - С.29-33.
- Кузнецов П.Н., Колесникова С.М., Кузнецова Л.И., Старцев А.Н., Сафронов А. Ф. Жидкие продукты гидропиролиза бурого угля Ленского бассейна // Химия твердого топлива. 2010. –№ 3. - С. 31-36.
- Кузнецов П.Н., Кузнецова Л.И., Колесникова С.М. Новые способы получения жидких углеводородов из бурых углей с применением активационных воздействий и железосодержащих катализаторов // Химия в интересах устойчивого развития. 2010. – Т. 18. - № 3. - С. 283-298.
- Кузнецов П.Н., Кузнецова Л.И., Казбанова А.В. Каталитическая изомеризация алканов на анион-модифицированных формах диоксида циркония. // Химия в интересах устойчивого развития. 2010. – Т. 18. - №3. С. 299-311.
- Кузнецов П.Н., Кузнецова Л.И.,Жижаев А.М. Влияние механической и термической активации на формирование наноструктурированного оксида циркония. / В монографии «Фундаментальные основы механохимической активации, механосинтеза и механохимических технологий»; отв.ред. Е.Г. Аввакумов. Новосибирск: Изд. СО РАН, 2009. - С.68-86.
- Кузнецов П.Н., Кузнецова Л.И., Твердохлебов В.П., др. Способ приготовления катализатора изомеризации н-бутана в изобутан. Пат. 2236291 РФ, МПК7 В 01 J 37/03, 21/06, C 07 C 5/27. - № 2002135058; заявл. 26.12.02; опубл. 20.09.04.
|
