• Русский

Ученые КФУ совместно с российскими партнёрами создадут эффективный теплоноситель для нефтегазовой отрасли

Проведенное исследование является совместным проектом Института проблем нефти и газа РАН, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН и Казанского федерального университета.

Ни для кого не секрет, что сфера промышленности не ограничивается одним лишь производством продукции человеческого обихода. То, что сегодня создается в стране, поражает воображение, особенно если всё это удаётся применить в различных областях. Так, например, одно из главных составляющих всем известных пропиток и различных жидкостей для нанесения покрытий и ламинирования – парафиновые дисперсии – пришлись весьма кстати и для «нефтянки». Одним из перспективных направлений использования эмульсий парафинов, по мнению ученых приоритетного направления «Эконефть», является их применение в качестве материалов с фазовым переходом (PCM).  Ученые предлагают использовать парафиновые дисперсии для рационального распределения тепла в нефтегазовом секторе и энергетических установках. Подробности работы исследователи опубликовали в Springer Link.

«Данная работа имеет фундаментальный характер, а полученные результаты стали первым шагом, позволяющий перейти к исследованию нефтяных многокомпонентных систем», – отметил руководитель приоритетного направления «Эконефть» Михаил Варфоломеев.

Создание эффективных теплоносителей имеет особую актуальность для всей сферы промышленности. В основу изобретения входят парафиновые дисперсии для рационального использования тепла в нефтяных и энергетических установках. Отдельно отметим, что отвод и подведение тепла являются одними из главных технологический проблем на сегодня, т.к. специалистам приходится работать с большими перепадами температур, соответственно, имеющееся тепло необходимо грамотно перераспределять.  Для создания эффективных теплоносителей ученые используют свойства эмульсий парафинов, отмечая их стабильность при нескольких циклах нагрева / охлаждения, размеры частиц, вязкость, температуры фазового перехода, теплоемкость, доступную стоимость и экологичность.

«В данной работе были использованы три экспериментальных метода – дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК), порошковая рентгеновская дифрактометрия (РСА) и динамическое рассеяние света (ДРС). Эксперименты по рассеянию света проводились с использованием передовой методики изучения фазового поведения веществ в дисперсии, так называемой капельной техники», – сообщает Юлия Зарипова.

Для проведения первых экспериментов, участники научного проекта предоставили коллегам из Казанского университета образцы эмульсии неразветвлённого алкана в воде. Частицы парафина имеют размер порядка ста нанометров, такая система способна к фазовым переходам без изменения своего диспергированного состояния.

«При этом происходит фазовый переход с поглощением либо выделением тепла. Таким образом, мы можем в некоторых производствах, в том числе и нефтеперерабатывающих, отводить или подводить тепло с помощью отработанной системы, при этом она не будет расслаиваться, так и останется в виде эмульсии – это очень удобно», – объяснила исследовательница.

Проведя эксперементальную часть, ученые приоритетного направления «Эконефть» сравнили несколько методов, с помощью которых можно изучать имеющиеся фазовые переходы. Коллеги из Москвы предложили к рассмотрению динамическое светорассеивание и порошковую дифрактометрию – данные методы относятся к оптическим. Сравнив первые результаты, казанские специалисты предложили к использованию термический метод – ДСК.

«В небольшом интервале температур у алканов имеется сразу несколько интересных фазовых переходов, и это не только плавление, кристаллизация, переход в жидкое состояние или твердое, но и переход между разными кристаллическими фазами», – отметила Юлия Зарипова.

Проведенная научная работа является ещё одним ярким примером междисциплинарного взаимодействия САЕ «Эконефть» с крупнейшими вузами и научными структурами страны. Объединив усилия и компетенции, российские ученые нашли интересное решение для дальнейшей работы с фазовыми состояниями дисперсных систем алканов.

«Метод, предложенный в данной научной работе, необходим в изучении фазового поведения алканов в различных дисперсиях. Университеты, в том числе и Казанский федеральный, были привлечены для того, чтобы совместно проверить и апробировать новый метод исследования систем и сравнить его с другими предлагаемыми подходами», – отметил Михаил Алексеевич.

Благодаря совместной работе нескольких научных структур, ученые предложили новый метод изучения фазового поведения алканов. До недавнего времени считалось, что методы, известные миру ранее, достаточно ограничены: они позволяют исследовать данную фазу в более концентрированных растворах. Однако уже сегодня исследователи открыли новую страницу исследований поведения алканов, создавая перспективный флагман в работе с фазовыми состояниями дисперсных систем.