Механохимические превращения синтетических гидратов природного газа тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.13 ВАК РФ

На правах рукописи

Калачева Людмила Петровна

МЕХАНОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ГИДРАТОВ ПРИРОДНОГО ГАЗА

02.00.13 - Нефтехимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

- 3 ИЮН 7010

Томск-2010

004603063

Работа выполнена в Институте проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской Академии наук

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент

Шиц Елена Юрьевна

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

профессор

Истомин Владимир Александрович

кандидат химических наук Величкина Людмила Михайловна

Ведущая организация: Институт криосферы Земли СО РАН (г. Тюмень)

Защита состоится «2» июня 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 003.043.01 при Институте химии нефти СО РАН по адресу: 643021, г. Томск, пр. Академический, 4, ИХН СО РАН, конференц-зал. Факс: (3822) 491-457. E-mail: dissovet@ipc.tsc.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института химии нефти СО РАН.

Автореферат разослан <_» Q/KfJj-l. 2010 г.

7

Ученый секретарь

диссертационного совета

Сагаченко Т.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Огромные ресурсы природного газа позволяют рассматривать его в XXI веке в качестве одного из первичных источников энергии. Однако его роль в производстве химических продуктов и вторичных энергоносителей значительно ниже: так, доля природного газа, подвергающегося химической переработке, составляет всего 5-7%. Основным фактором, ограничивающим широкое использование природного газа в качестве сырья для химической переработки, является относительно высокая стабильность низших алканов. Одним из нетрадиционных методов инициирования химических превращений углеводородов (УВ) является метод механоактивации. Проведенные в последние годы исследования последствий механической обработки природного газа, легких нефтяных фракций и индивидуальных углеводородов в энергонапряженных аппаратах типа шаровых мельниц, показали возможность использования данного способа для проведения химических превращений углеводородов. Было установлено, что механическая активация (МА) углеводородов ведет в основном к их деструкции до более низкомолекулярных гомологов и водорода. Было показано, что химические реакции с участием углеводородов могут инициироваться образованием активных радикалов на поверхности твердых тел, принимающих участие в механической обработке [1-4]. Локальные температуры в области удара обрабатывающих твердых тел между собой и на стенках реактора могут существенно превышать температуру реакционной среды. Кроме того, механические воздействия различного рода приводят к химическим превращениям воды, которые сопровождаются образованием активных низкомолекулярных радикалов [5, 6]. Протекание свободнорадикальных химических реакций газообразных углеводородов и воды при МА позволяет предположить новые направления химических превращений при их совместной механической обработке. Единственным соединением, которое вода образует с газообразными углеводородами, является газовый гидрат, который до настоящего времени еще не являлся объектом исследования механохимии.

Газовые гидраты - твердые кристаллические соединения с общей формулой М-лНгО относящиеся к классу нестехиометрических клатратных соединений включения, образующиеся из газообразных углеводородов (или их смесей) и воды при высоком давлении и низкой температуре. У клатратов кристаллическая решетка «хозяина» построена из молекул воды, удерживаемых водородными связями. Молекулы газа -«гостя», образующего гидрат, размещены во внутренних полостях кристаллической решетки воды - «хозяина» и удерживаются в них силами ван-дер-Ваальса. Состав газовых гидратов зависит от термобарических условий их образования, а также от компонентного состава гидратообразующего газа и определяется степенями заполнения в больших и малых полостей молекулами газа, гидратным числом п или мольными долями компонентов газа в клатратной фазе.

Таким образом, протекание свободнорадикальных химических реакций газообразных углеводородов и воды при механической активации, а также возможные изменения структуры молекулы-«гостя» при образовании его клатратного соединения с сочетанием водородных и ван-дер-Ваальсовых связей могут изменить направления

известных химических превращений углеводородов-гидратообразователей при механической обработке газовых гидратов.

Целью данной работы является исследование механохимических превращений углеводородных компонентов газовых гидратов в зависимости от их состава в условиях механического воздействия.

В работе поставлены следующие задачи:

1. Получение гидратов природного газа и изучение состава и физико-химических свойств синтезированных клатратных соединений.

2. Разработка методики проведения механической активации гидратов природного газа.

3. Исследование направлений механохимических превращений гидратов природного газа в зависимости от их состава и времени активации.

4. Изучение влияния природного цеолита, подвергаемого совместной механообработке с газовым гидратом, на направление механохимических превращений.

Научная новизна работы заключается в получении новых данных, которые расширяют представление о механохимических процессах превращения природного углеводородного сырья.

Впервые установлено, что механическое воздействие на природный газ, переведенный в гидратное состояние, приводит к химическим превращениям углеводородов, направленных в сторону удлинения углеродного скелета. Установлено, что с увеличением концентрации углеводородов С2-С4 в гидратной фазе растет число атомов углерода в жидких органических продуктах механоактивации. Состав жидких органических продуктов механоактивации гидратов зависит от наличия твердой добавки. Катализаторами процессов могут выступать ферромагнитные частицы, образующиеся при механохимической коррозии материала мелющих тел реактора, а также природный цеолит.

Практическая значимость.

Результаты исследований процессов механической обработки гидратов природного газа могут в дальнейшем найти применение для целенаправленного механохимического синтеза продуктов органического и нефтехимического производств, а полученная газовая смесь, с высоким содержанием водорода, как правило, широко востребована в энергетике и металлургической отрасли. На защиту выносятся:

• Особенность перераспределения компонентов природного газа в гидратах в зависимости от продолжительности их получения;

• Механохимические превращения гидратов природного газа в зависимости от их состава и условий механообработки.

Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на конференциях: V международной конференции по механохимии и механическому сплавлению INCOME-2006 (Новосибирск, Россия, 2006), International Conference on Gas Hydrate Studies (Irkutsk, Russia, 2007), 4-ом международном симпозиуме «Химия и химическое образование» (Владивосток, Россия, 2007), научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2007» (Уфа, Россия,

2007), конференции молодых ученых «Современные проблемы геохимии» (Иркутск, Россия, 2007), Пятой, Шестой и Восьмой международных научно-практических конференциях «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, Россия, 2007, 2008, 2009), Третьей международной конференции «FBMT-2009» (Новосибирск, Россия, 2009), VII международной конференции «Химия нефти и газа» (Томск, Россия, 2009).

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ Института проблем нефти и газа СО РАН по следующим проектам и программам:

- «7.6.2.4. Геология и ресурсы углеводородов верхнего протерозоя и фанерозоя востока Сибирской платформы, концепция формирования нового нефтегазодобывающего центра в Республике Саха (Якутия)»;

- Интеграционному проекту СО РАН №73 «Разработка нанотехнологических методов повышения эффективности процессов глубокой переработки ископаемого органического сырья в высококачественные жидкие топлива и углеродный материал»;

РФФИ №09-03-98501-р_восток_а «Исследование механохимических превращений гидратов природного газа».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 34 печатные работы, в том числе 4 статьи в российских журналах, включенных в список ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитируемой литературы. Работа содержит 109 страниц машинописного текста, 33 рисунка, 20 таблиц, 2 схемы и библиографический список из 122 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, показаны научная новизна и практическая ценность работы.

Первая глава «Механохимические превращения компонентов газовых гидратов» представляет обзор литературных данных. В первом разделе рассматриваются структура и состав газовых гидратов, условия их образования и разложения. Во втором разделе рассмотрены физико-химические последствия механической активации воды и газообразных углеводородов, как структуроопределяющих компонентов газовых гидратов. Показано, что интенсивная механическая обработка воды и газообразных углеводородов приводит, в основном, к их деструкции.

Выбор объекта исследования - гидрата природного газа - осуществлялся исходя из того, что в нем вода связана с газообразными углеводородами, образуя кристаллическую структуру клатратного соединения, в котором существует комбинация водородных и ван-дер-Ваальсовых связей. Образование газового гидрата приводит к изменению структуры молекул-гостей, в частности, изменению длины связей между атомами, что может также способствовать увеличению реакционной способности низших алканов - компонентов природного газа [7].

Кроме того, учитывая данные о наличии высоких температур в местах контакта «мелющее тело - вещество» в высоконапряженных аппаратах можно ожидать протекание химических превращений углеводородов при механической активации.

На основании этого нами проведены исследования, имевшие цель - установить возможность и зависимость направлений механохимических превращений углеводородов от состава гидратов природного газа и условий механоактивации.

Во второй главе «Объекты и методы исследования» описаны объекты исследования и методики проведения экспериментов, которые использовались для достижения основной цели. Объектом исследования являлся газовый гидрат, синтезированный из природного газа Иреляхского ГНМ. В качестве твердой добавки применялся природный высококремнистый цеолит месторождения Хонгуруу Кемпендяйского цеолитоносного района Енисейско-Вилюйской среднепалеозойской провинции.

Для получения гидратов на основании компонентного состава природного газа были рассчитаны: равновесные значения температуры Т и давления Р гидратообразования, оптимальные количества воды и газа (таблицы 1, 2). Газовый гидрат синтезировали в статических условиях в течение 5 и 20 суток при 7}км„=278 К и Р;кт,=2,0 МПа из дистиллированной воды и природного газа Иреляхского ГНМ.

Таблица 1 - Условия гидратообразования природного газа Иреляхского ГНМ

Травм К Ррат, МПа У(Н20):У(газа)

278,15 2,0 1:200

Для исследования состава синтезированных гидратов природного газа производили отбор газа, который выделялся при реакции их разложения при 7=278 К и Я=0,1 МПа.

Механическую активацию гидратов осуществляли в центробежно-планетарной мельнице АГО-2С (ИХТТМ СО РАН). Скорость вращения барабанов 1080 об/мин. Синтезированный гидрат загружали в барабаны реактора в количестве 40 г, соотношение масс загрузка/шары составляло V*. Процесс механической обработки проводили в течение 60 и 300 секунд. Для проведения экспериментов с добавкой твердого вещества в барабаны реактора загружали природный высококремнистый цеолит массой 2 г, а затем синтезированный гидрат в количестве 40 г,

В результате механической обработки гидрата природного газа были получены три фазы продуктов: газообразная (Г), жидкая (Ж) и твердая (Т). Твердую фазу от жидкой отделяли фильтрованием. Жидкую фазу методом экстракции разделяли на органическую и водную.

Компонентный состав природного газа и полученные газообразные продукты при разложении и механоактивации гидратов анализировали методом газоадсорбционной хроматографии (ГАХ) по ГОСТ 23781-87 на программно-аналитическом комплексе «Кристалл 2000М» в аккредитованной лаборатории ИПНГ СО РАН (аттестат аккредитации РОСС 1Ш.0001.516690; область аккредитации: «Количественный химический анализ газов природных горючих газов с содержанием сероводорода не более 0,02%»). Состав жидких органических продуктов исследовали методом хромато-масс-

6

спектрометрии (ХМС) на системе, состоящей из газового хроматографа Agilent 6890, оснащеного интерфейсом с высокоэффективным масс - селективным детектором Agilent 5973N, а также методом газоадсорбционной хроматографии на хроматографе «Цвет 100». ИК-спектры продуктов механоактивации регистрировали на ИК-Фурье-спектрометре «Paragon-1000».

Для идентификации продуктов механохимического синтеза использовалась база данных спектральных характеристик и других физико-химических свойств (http://www.aist.go.ip./R[ODB/Sr>BS/-National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST). Japan).

Мессбауэровские исследования' на спектрометре ЯГРС-4М в режиме постоянных ускорений с источником у-квантов 57Со в матрице Сг проводили при комнатной температуре. Восстановление функций распределения сверхтонких магнитных полей (СТМП) Р(Н) из спектров осуществлялось с использованием обобщенного регулярного алгоритма решения некорректно поставленных задач [8].

Оже-спектры1 получены на спектрометре JAMP-10S при ускоряющем напряжении 10 кВ, токе 10"7 А, диаметре электронного зонда 300 нм при давлении в камере спектрометра - 10"7 Па. Травление образцов проводили ионами Аг с энергией 3 кВ, скорость травления ~ 0,3 нм/мин. Анализ спектров проводили в соответствии с [9].

В третьей главе «Состав и физико-химические свойства гидратов природного газа» на основе экспериментального исследования процессов образования и разложения гидратов природного газа определены состав и физико-химические свойства синтезируемых клатратных соединений.

При анализе кинетической кривой процесса образования гидрата природного газа выявлен ступенчатый характер достижения равновесного давления в процессе постепенного перехода гидратообразователсй в твердую клатратную фазу (рисунок 1). С момента начала реакции гидратообразования первая стадия достижения такого равновесия наблюдается с 4-х по 7-ые сутки, а вторая - с 17 суток.

Определение состава и изучение физико-химических свойств гидратов природного газа осуществляли на основе исследований процесса разложения (диссоциации) при 7=278 К и Р=0,1 МПа гидратов, которые синтезировались на протяжении 5 и 20 суток. В качестве агента разложения был выбран метанол, так как он обладает наивысшей среди известных ингибиторов антшидратной активностью и исключительно малой вязкостью, сохраняющихся при низких температурах, а также низкой температурой замерзания концентрированных растворов.

Вревдгупса

Рисунок 1 - Кинетика образования гидрата природного газа Иреляхсксго П1М PC (Я)

1 Исследования проведены в Физико-техническим институте УрО РАН

7

Анализом состава газовой фазы, полученной при разложении синтезированных гидратов, установлено, что при их образовании происходит перераспределение компонентов природного газа (таблица 2). Перераспределение углеводородов С1-С4 в гидратах разной продолжительности синтеза происходит соответственно возрастанию давления диссоциации Ядис простых гидратов, образуемых индивидуальными компонентами природного газа. Чем меньше давление диссоциации Рдж простого гидрата данного компонента смеси, тем больше его концентрация в клатратной фазе. Таким образом, при образовании гидратов природного газа в твердой фазе накапливаются те компоненты смеси, равновесное давление гидратообразования которых меньше давления гидратообразования природного газа. Установлено, что при образовании гидратов в течение как 5-ти (В5), так и 20-ти (В20) суток клатратная фаза в основном обогащается УВ С2-С4. При синтезе гидратов на протяжении 5-ти суток концентрация УВ С2-С4 в гидрате составила 10,3 % мол., а при 20-ти сутках синтеза - 16,5 % мол. Особенностью перераспределения компонентов природного газа при образовании его гидратов является заметное обогащение твердой фазы этаном. Если при 5-ти сутках синтеза концентрация этана в твердой фазе равна 5,49 % мол. (В5:А=1,59), то при 20-ти сутках синтеза его содержание составляет уже 10,5 % мол. (Вго:А=3,04). То есть, в гидрате, синтезированном в течение 20 суток, концентрация этана практически в 2 раза больше, чем в гидрате, полученном в течение 5-ти суток. Таким образом, более продолжительный процесс по времени синтеза гидратов природного газа привел к последовательному увеличению концентрации в клатратной фазе этана, н-бутана, изобутана, пропана. Отношение Вго:В5 для этих УВ составило 1,91; 1,78; 1,44; 1,19, соответственно.

Таким образом, учитывая концентрации (% мол.) углеводородов, как в природном газе, так и в синтезированных при 5-ти и 20-ти сутках гидратах, был сделан вывод о том, что основными гидратообразователями являются УВ С1-С3.

Таблица 2 - Состав природного газа и перераспределение компонентов ______ при образовании гидратов__

Молекулы -«гости» (М) Содержание М в природном газе (А), % мол. Содержание М в гидрате, % мол. В20.В5

Продолжительность синтеза, сутки

5 20

в5 В5:А в20 В20:А

СН4 86,1+0,1 85,9±0,1 0,99 77,0±0,1 0,89 0,90

С2Н6 3,45+0,02 5,49±0,02 1,59 10,5±0,1 3,04 1,91

с,н8 1,1 ±0,02 4,05±0,02 3,68 4,81±0,02 4,37 1,19

ИЗО-С4Н10 0,069±0,005 0,41 ±0,01 5,94 0,59+0,01 8,55 1,44

Н-С4Н10 0,18+0,01 0,36±0,01 2,00 0,64±0,01 3,56 1,78

ИЗО-С5Н12 0,074±0,005 0 - 0 - -

н-С5Н,2 0,082±0,005 0 - 0 - -

02 0,25+0,01 0,21 ±0,01 0,84 0,11±0,01 0,44 0,52

СОг 0,01 ±0,005 0,074±0,005 7,4 0,028+0,005 2,8 0,38

N2 8,37+0,02 3,39±0,02 0,41 6,42±0,02 0,77 1,88

Н2 0,16±0,01 - - - - -

Не 0,055+0,005 - - - - -

На основании компонентного состава газа в клатратах разной продолжительности синтеза определялись состав гидратов и их физико-химические свойства (таблица 3).

Таблица 3 - Физико-химические свойства гидратов природного газа _в зависимости от продолжительности их синтеза_

Физико-химические свойства гидратов Продолжительность синтеза гидратов, сутки

5 20

Объем газа на 1 см3 Н20 16 43

Средняя молекулярная масса газа-гидратообразователя Мср, г/моль 18,67 20,15

Степени заполнения полостей, 9 вмал 0,753 0,733

ббол 0,997 0,998

Гидратное число п 6,79 6,90

Состав гидрата Мг6,8Н20 М26,9Н20

М|=12СН41С2Н6-1СЗН8 М2=28СН4-4С2Н6-2СзН8 или 14СН4-2С2Нб-1СчН8

Молекулярная масса гидрата Мн, г/моль 388,4 904,4

р, г/мл 0,882 0,889

Установлено, что более продолжительный по времени синтез гидратов природного газа приводит к увеличению объема газа в твердой фазе. Так, увеличение длительности синтеза гидратов природного газа в 4 раза приводит к повышению содержания газа в гидрате в 2,6 раз. Так как было установлено, что в гидратной фазе увеличивается содержание более тяжелых углеводородов, то вполне закономерно, что средняя молекулярная масса Мср газа-гидратообразователя увеличивается при более продолжительном синтезе гидратов. В результате исследования состава гидратов природного газа и произведенных расчетов видно, что степень заполнения малых полостей гидратообразователями уменьшается от 0,753 до 0,733 при более продолжительном синтезе. Так как малые полости доступны только для компактных молекул гидратообразователей, то уменьшение степени заполнения малых полостей с продолжительностью синтеза гидрата можно объяснить концентрированием в клатратной фазе более тяжелых углеводородов. А степени заполнения больших полостей для обоих гидратов примерно равны и приближаются к единице. Показано, что при получении гидрата в течение 5-ти суток его состав будет выражаться как М|-6,81ЬО, а при 20-ти сутках синтеза - М2-6,9Н20. На основании содержания основных гидратообразователей в гидратах разной продолжительности синтеза было найдено, что М( состоит из 12 долей СН4, 1 доли СгНб и 1 доли СзН«; а М2— из 28 долей СН4, 4 долей С2Нб и 2 долей СзНа или из 14 долей СН4, 2 долей С2Нб и 1 доли СзНв. Следовательно, значение гидратного числа п не зависит от продолжительности получения гидратов природного газа. При более продолжительном синтезе гидрата за счет концентрирования газа в твердой фазе увеличиваются молекулярная масса Мн и плотность гидратов природного газа.

Таким образом, установлено, что в зависимости от продолжительности получения гидратов природного газа изменяется их состав и физико-химические свойства. Поэтому,

9

для изучения направлений механохимических превращений гидратов природного газа далее были проведены эксперименты по механической обработке гидратов установленного состава: М|-6,8Н20 и М2-6,9Н20.

В четвертой главе «Механохимические превращения гидратов природного газа» приведены результаты и анализ экспериментальных исследований механохимических превращений гидратов природного газа в зависимости от их состава и условий механоактивации. Впервые, в отличие от процесса механодеструкции компонентов природного газа, легких нефтяных фракций и индивидуальных углеводородов при интенсивной механической обработке, установлено, что основным направлением механохимических превращений углеводородов - гидратообразователей является процесс присоединения, который приводит к удлинению углеводородной цепи (таблица 4). С увеличением концентрации углеводородов в клатратной фазе растет число атомов углерода в органических продуктах механической активации гидратов природного газа.

Основным фактором, определяющим длину цепи полученных при механоактивации углеводородов, является состав гидратов.

Таблица 4 - Состав продуктов механоактивации гидратов природного газа в зависимости от условий их синтеза и механической активации

Продолжительность синтеза гидратов и их состав Условия механической активации Состав продуктов механической активации гидратов природного газа

Время, сутки Состав гидратов Время, с Твердая добавка Фазы

газовая жидкая твердая

органическая водная

5 М|-6,8Н20 60 - - С7Н14 н-С7Н,6 ИеО, ИеО(ОН) Ре304

300 38,1 % мол. н2

20 М2-6,9Н20 60 цикло-СбН12 С,оН,4 С|0Н,4 Я-СООН и-он 11-0-0-1* БеО, РеО(ОН) Ре304

300 - 75,2 % мол. Н2 С,оН,4 С,оН,4

300 цеолит 16,1 % мол. н2 н-С,3Н28 и-СиНзо -

4.Х. Механоактивация газовых гидратов состава М|-6.8Н;0 и Му6,9Н;Р без твердых добавок

Впервые в результате механической обработки гидратов природного газа в жидкой органической фазе обнаружены новые УВ с длиной цепи большей, чем у УВ -гидратообразователей.

Так, исследованием состава органической фазы, полученной в результате МА гидрата, синтезированного в течение 5 суток, установлено образование 1,2-диметилциклопентана и м-гептана как при 60 с, так и 300 с механической обработки (рисунок 2). По соотношению их концентрации можно предположить, что н-гептап является продуктом гидрирования 1,2-диметилциклопентана.

При временах превращения более 60 с концентрации 1,2-диметилциклопентана и н-гептана не изменяются. Таким образом, в процессе МА быстро достигаются стационарный состав и концентрации получаемых органических продуктов.

Abundance 2800000.

1600000

n-heptane

120000» «ооооо.

ioooooJ dimethylcyclopentafie

- Л f

Time s'w ' йо " " э.эо a'so ' s'oa з>оJi' 20'.oo

Рисунок 2 - Масс-хроматограмма жидких органических продуктов, полученных после механоактивации гидрата состава Мгб^НгО

Механическая активация гидрата состава Мг-б.РНгО, в отличие от гидрата состава Мг6,8НгО, приводит к образованию углеводородов с большим количеством атомов углерода в цепи. В составе органических продуктов МА гидрата природного газа, синтезированного более продолжительное время, после активирования в течение 60 с обнаружены: циклогексан, 1-метил-З-пропилбензол и 1-бутилбензол (рисунок За).

Abundance

еоооо

50000 40000 30000 20000 10000

Cyclohexane

Вещеп, l>mcthyt-3-propyl

Вепхел, butil

Time j ад 3 од

...................L T, .1 .>.., J.. 1

4.00 JJ 1«.0Q IT.Oil 16.00 rim« 2.00 300

Abundance

eoooo

50000 40000 30000 20000 10000

Cyclohexane

Beimn, 1-methyl-3-propvl 1 В с nY

4 00 * 16C

'I...... f'

00 17.00 ia 00

а б

Рисунок 3 - Масс-хроматограммы органических продуктов, полученных после 60 с (а) и 300 с (б) механической активации гидрата состава Мг-б.ЭНгО

Показано, что при увеличении продолжительности механохимического воздействия на гидрат состава Мг'б.ЭНзО концентрация циклогексана уменьшается до начального содержания в экстрагенте - ундекане, а концентрации 1-метил-З-пропилбензола и 1-бутилбензола увеличиваются (рисунок 36).

Изменение концентрации полученных органических продуктов механохимического превращения гидратов природного газа от продолжительности активации представлено на рисунке 4. Так, по изменению концентрации циклогексана от времени активации газового гидрата можно предположить, что циклогексан является промежуточным продуктом реакции образования алкилбензолов.

16

14

и

10 || "

Й 6

п « 4

О

О ЙО 120 180 2-10 300

Время, С

Рисунок 4 - Изменение концентраций органических продуктов МА газового гидрата состава М2-6,9Н20 в зависимости от времени активации: 1 - циклогексана; 2 - 1-метил-З-пропилбензола; 3 - ]-бутилбензола

Исследование газообразных продуктов, полученных в результате 300 с механоактивации гидратов природного газа разного состава, показало, что при таких условиях обработки гидратов образуется водород (таблица 5). При увеличении продолжительности синтеза гидратов в 4 раза концентрация водорода в продуктах их разложения возрастает практически в 2 раза.

Таблица 5 - Компонентный состав газовой фазы, полученной при МА гидратов природного газа в течение 300 с

Компонент Содержание, % мол.

М|-6,8Н20 М2-6,9Н20

Нг 38,1+0,1 75,2±0,1

СН4 53,4+0,1 5,08±0,02

с,н6 2,67±0,02 8,68±0,02

С3Н8 2,34±0,02 3,55+0,02

Н-С4Н10 0 1,01 ±0,02

ИЗО-С5Н12 0 0,02±0,005

Н-С5Н12 0 0,019+0,005

со2 0,06±0,005 0,042±0,005

N2 3,4±0,02 6,4+0.02

С целью определения возможных источников образования водорода были проведены параллельные исследования механоактивации воды и льда в воздушной среде (таблица 6).

Таблица 6 - Компонентный состав газовой фазы, полученной при МА _воды и льда в течение 300 с_

Система Содержание, % мол.

Н2 02 N2

Дистиллированная вода 18,7±0,1 15,1±0,1 66,7±0,1

Лед 20,8±0,1 13,5*0,1 65,5±0,1

Образование большего количества водорода при МА гидратов природного газа по сравнению с концентрацией водорода, полученного при механической обработке в аналогичных условиях воды и льда, свидетельствует о дополнительном его образовании за счет дегидрирования УВ-гидратообразователей до соответствующих алкенов:

2СН4—СН2=СН2+2Н2;

С2Н6—СН2=СН2+Н2.

Соответственно, в водной фазе обнаружены кислородсодержащие органические соединения: низшие одноосновные карбоновые кислоты и одноатомные спирты.

Образование водорода при механоактивации воды, льда и газовых гидратов происходит за счет непосредственного взаимодействия тонкодисперсного железа, образующегося вследствие износа материала мелющих тел и стенок барабана, с водой

[Ю]:

Ре+2Н20—>Ре(ОН)2+Н2.

Оксидная фаза при механоактивации гидратов природного газа образуется путем взаимодействия стали шаров и стенок барабана с парами воды согласно уравнению [11]:

ЗРе+4Н20->Ре304+4Н2.

Для однозначной идентификации продуктов коррозии стали материала реактора и мелющих тел использовали методы ИК и мёссбауэровской спектроскопии.

На ИК-спектрах образцов твердой фазы (рисунок 5), полученных в результате механообработки гидратов природного газа разного состава, наблюдаются интенсивные полосы поглощения при частотах 3445 и 3418 см'1, а также при 667,6 и 709 см"'. Полоса поглощения при 3000 - 3600 см"1 характеристична для валентных колебаний ОН-группы в неорганических соединениях, а полоса поглощения при 700-1000 см"1 - для деформационных колебаний связи металл-гидроксогруппа.

Рисунок 5 - ИК-спектры твердой фазы, полученной после 300 с механоактивации гидратов состава Мг6,8Н20 (1) и М2'6,9Н20 (2)

В таблице 7 приведены мессбауэровские характеристики всех составляющих спектра, приведенного на рисунке 6.

Таблица 7 - Характеристики мессбауэровских спектров твердой фазы,

Составляющие спектра Н, кЭ Фаза Количество атомов железа в фазе, %

Секстет 323 а-Ре+твердый раствор 64

Синглег 19 Ие-Сг 13

Дублет 0-70 Ре-0 или БеООН 14

Дублет 450-550 Ре304 9

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 б 8 10 0 100 200 300 400 500 Скорость, мм/с Н, кЭ

а .6

Рисунок б - Мёссбауэровские спектры (а) и соответствующие им функции распределения сверхтонких магнитных полей Р(Н) (б) твердой фазы, полученной при МА гидрата состава М2-6,9Н20 в течение 300 с

Действительно, проведенными исследованиями установлено, что в твердой фазе, полученной в результате механоактивации, содержатся: оксид FeO или FeOOH, оксид Fe304, a-Fe и сплав Fe-Cr.

Так как количество легирующих элементов соответствует составу стали, из которой сделаны барабаны реактора и мелющие тела, а также отсутствие в твердой фазе углерода и карбида железа свидетельствует о дополнительном образовании водорода при МА гидратов природного газа за счет дегидрирования УВ-гидратообразователей до соответствующих алкенов.

Таким образом, установлено, что при МА гидратов природного газа водород образуется за счет механохимических превращений как молекул воды, образующих клатратный каркас гидрата, так и УВ-гидратообразователей. Чем больше содержание УВ С2-С4 в клатратной фазе, тем больше атомов углерода в получаемых органических продуктах: механоактивация гидрата Мгб.вНгО приводит к образованию циклического и н-алканов состава Сг. а гидрата М2-6,9НгО - к образованию аренов состава Сю. Катализаторами механохимических превращений углеводородов могут выступать ферромагнитные частицы, извлеченные с металлической поверхности мелющих тел и стенок барабана, что частично согласуется с данными работы [12].

4.2. Механоактивация газовых гидратов состава My6.9HjO в присутствии цеолита

Установлено, что в присутствии цеолита механическая обработка гидрата, синтезированного в течение 20 суток, приводит к дальнейшему удлинению углеродной цепи. В жидкой органической фазе после механообработки гидрата состава М2-б,9Н20 обнаружены: н-тридекан и н-тетрадекан (рисунок 7). Таким образом, в отличие от процесса МА газовых гидрата состава Мгб.ЭНгО без добавок твердых веществ, в присутствии цеолитов образуются предельные углеводороды нормального строения.

Рисунок 7 - Масс-хроматограмма органических продуктов, полученных после 300 с механоактивации гидрата состава Мг'б.ЭНгО в присутствии цеолита

Исследование компонентного состава газовой фазы, полученной в результате 300 с МА гидрата природного газа состава Мг'б.ЭНгО в присутствии цеолита, показало, что образуется в 4,7 раза меньше водорода (таблица 8), чем при МА гидрата такого же состава

без твердых добавок. Возможно, часть водорода, который выделяется при МА гидрата состава М2-6,9НгО в присутствии цеолита, расходуется на реакцию гидрирования.

Таблица 8 - Компонентный состав газовой фазы, полученной при механоактивации гидрата природного газа состава М2'6,9НгО в присутствии цеолита

Компонент Содержание, % мол.

Н2 16,1+0,1

СН4 57,2±0,1

С2Н6 11,7±0,1

С3Н8 7,16+0,02

н-С4Ню 0,64+0,01

со2 0,80+0,01

N2 6,42±0,02

ИК-спектры цеолитов (рисунок 8) имеют сравнительно простую структуру и характерны для цеолитов клиноптилолит-гейландитового ряда. В спектрах наблюдаются два типа полос - обусловленные поглощением алюмосиликатного каркаса цеолитов и адсорбированной воды.

На ИК-спектрах всех исследованных цеолитов наблюдаются сильные полосы поглощения при 1070 см"1 и менее интенсивные при 456 см"', характерные для колебаний связей [81, А1]-0 внутри тетраэдров алюмосиликатного каркаса. Кроме того, обнаружены более слабые полосы при 780 см"', связанные с симметричными валентными колебаниями связей [51, А1]-0.

При механической активации цеолита в воздушной среде тонкая структура ИК-спектра цеолита в области волновых чисел 650-750 см"' сглаживается, плечо пика при 456 см"' исчезает. Вероятно, это связано с процессом разрушения кристаллической решетки цеолита и его аморфизацией.

Рисунок 8 - ИК-спектры цеолитов: 1 - неактивированного; 2 - активированного; 3 - активированного с водой; 4 - активированного с гидратом состава М2'6,9Н20

ИК-спектры цеолитов, полученных после их МА с водой и с газовыми гидратами, практически идентичны. Сравнительный анализ ИК-спектров активированных в воздушной и в водной средах цеолитов показал, что механоактивация в водной среде приводит к появлению на спектрах интенсивных полос поглощения при 1634 см"' и уширенного пика в районе 3500 см"', характерных для кристаллизационной воды. Кроме того, установлено небольшое смещение частоты валентных колебаний тетраэдров при 730 см"' и уменьшение интенсивности полосы при 1068 см"', что связано с увеличением соотношения БЮг/А^Оз. Возможно, что при механоактивации происходит частичная деапюминация цеолита с образованием гидроксида алюминия под воздействием водяного пара при высокой температуре.

Образование углеводородов с более длинной цепью, по-видимому, является следствием каталитического действия активных центров цеолита, на которых могут протекать ионные реакции присоединения алкенов.

Схема 1 - Вероятные пути химических превращений гидратов природного газа при

механоактивации

Таким образом, образование УВ с более длинной углеродной цепью при МА гидратов природного газа разного состава свидетельствует в пользу преимущественного протекания реакций присоединения (схема 1). Начальной стадией процесса механохимических превращений газовых гидратов, по-видимому, является

дегидрирование УВ-гидратообразователей до соответствующих алкенов и водорода. Свободные радикалы и карбкатионы, образующиеся при механодеструкции УВ-гидратообразователей, вступают в реакции присоединения с образованием н-алканов, циклоалканов и аренов. Катализаторами процессов получения углеводородов из газовой фазы могут выступать твердые добавки и ферромагнитные частицы, извлеченные с металлической поверхности мелющих тел и стенок барабана. В частности, при превращениях синтез-газа на нанодисперсных частицах железа и оксидов железа, закрепленных на оксидных подложках, с высокой селективностью образуются этилен и продукты его полимеризации [12]. Возможно, что аналогичные процессы реализуются в исследованном нами случае.

Можно утверждать, что механохимические превращения углеводородов -компонентов природного газа, направленные в сторону удлинения цепи протекают только при переводе природного газа в гидратное состояние. Так, при механоактивации системы «природный газ - вода», в условиях аналогичных обработке гидратов природного газа, в полученной жидкой органической фазе не обнаружено новых органических соединений.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Orfanova M.N. Mechanoactivation of Natural Gas / M.N. Orfanova, V.N. Mitskan // First Intern. Conf. On Mechanochemistry. Book of Abstracts.-Koshice, Slovakia, 1993.-P.34.

2. Головко A.K. Механически активированные химические превращения пропан -бутановой смеси I А.К. Головко, О.И. Ломовский, О.Е. Гамолин // Материалы V международной конференции «Химия нефти и газа».-Томск, 2003.-С.404-406.

3. Gamolin О.Е. Mechanically activated chemical conversion of gaseous hydrocarbons / O.E. Gamolin, A.K. Golovko, O.I. Lomovsky, V.F. Kamyanov // Eurasian Chem. Tech. Journal.-2003.-№5.-P. 131 -139.

4. Gamolin O.E. The Transformation of Natural Gas Structure under the Influence of Mechanical Energy II The Genesis of Petroleum and Gas.-M.: Geos, 2003.-P.74.

5. Домрачев Г.А. Механохимически активированное разложение воды в жидкой фазе / Г.А. Домрачев, Ю.Л. Родыгин, Д.А. Селивановский // ДАН, 1993.-Т. 329.-№2.-С. 186-188.

6. Маргулис М.А. Исследование электрических явлений, связанных с кавитацией. II. К теории возникновения сонолюминесценции и звукохимических реакций // ЖФХ, 1985.-Т. ЫХ.-№6.-С. 1497-1503.

7. Инербаев Т.М. Динамические, термодинамические и механические свойства газовых гидратов структуры I и II / Т.М. Инербаев, О.С. Субботин, В.Р. Белослудов, Р.В. Белослудов, Е. Кавазое, Д.-И. Кудо // Рос. хим. ж (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2003.-Т.47.-№3.-С. 19-27.

8. Nemtsova О.М. The method of extraction of subspectra with appreciably different values of hyperfine interaction parameters from Mossbauer spectra // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res., 2006.-B. 224.-P. 501-507

9. Карлсон T.A. Фотоэлектронная и Оже-спектроскопия / Пер. с англ.-Л.: Машиностроение, 1981.-431 с

10. Молчанов В.И. Разложение воды продуктами тонкого измельчения минеральных веществ / В.И. Молчанов, Д.К. Архипенко // В сб. науч. тр.: «Физико-химические изменения минералов в процессе сверхтонкого измельчения».-Новосибирск: Наука: Сиб. Отд-ие, 1966.-С. 86-104.

11. Ломаева С.Ф. Механоактивация железа в присутствии воды / С.Ф. Ломаева, А.Н. Маратканова, О.М. Немцова, А.А. Чулкина, Е.П. Елсуков // Химия в интересах устойчивого развития, 2007.-№ 2-1.-С. 103-109.

12. Чесноков Н.В. Синтез и свойства катализаторов, содержащих высокодисперсные частицы металлов VIII группы на оксидных и углеродных подложках. Автореф. дис.... док-pa хим. наук: 02.00.04.-Красноярск, 2006.-38 с.

выводы

1. Установлено, что основными гидратообразующими компонентами природного газа являются углеводороды С1-С3. Особенностью перераспределения компонентов природного газа при образовании его гидратов является концентрирование этана в твердой фазе при более продолжительном синтезе.

2. Показано, что состав гидрата, полученного в течение 5-ти суток выражается как М|-6,8Н20, а в течение 20-ти суток - Мгб.ЭНгО. Полученные гидраты отличаются разным компонентным составом заключенного в клатратную фазу газа.

3. Впервые установлено, что гидраты природного газа подвергаются механохимическим превращениям, направления которых определяются составом и условиями механоактивации гидратов. Основное направление механохимических превращений газовых гидратов - удлинение углеродного скелета гидратообразователей становится возможным при переводе природного газа в гидратное состояние.

4. Показано, что с увеличением концентрации углеводородов С2-С4 в клатратной фазе гидратов состава М|-6,81^0 и Мг'б.ЭДгО растет число атомов углерода в жидких органических продуктах механоактивации гидратов природного газа.

5. Установлено, что механоактивация гидрата Мг6,8НгО приводит к образованию циклического и н-алканов состава С7; а гидрата М2-6,9Н20 - к образованию аренов состава Сю. При механообработке гидрата Мг'б.ЭНгО в присутствии цеолита образуются н-алканы состава Сп-Сы-

6. Установлено, что основным компонентом газовой фазы, полученной при механоактивации гидратов природного газа, является водород. Концентрация водорода увеличивается практически в 2 раза с изменением состава гидратов: при механообработке гидрата состава Мгб.вНгО выделяется 38,1 % мол. водорода; а состава М2'6,9Н20 - 75,2 % мол.

7. Показано, что качественный состав продуктов механохимических превращений гидратов находится в зависимости от природы катализатора, которыми могут выступать твердые добавки и ферромагнитные частицы, образующиеся при механохимической коррозии материала мелющих тел реактора, и не определяется продолжительностью механического воздействия.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ

1. Шиц Е.Ю. Химические превращения гидратов природного газа при механическом воздействии / Е.Ю. Шиц, О.И. Ломовский, А.Ф. Федорова, А.Ф. Сафронов, Л.П. Калачева //ДАН, 2007.-Т. 412.-№3.-С.353-356.

2. Калачева Л.П. Исследование механохимических превращений гидратов природного газа / Л.П. Калачева, Е.Ю. Шиц, А.Ф. Федорова // Нефтехимия, 2009.-Т. 49.-№4.-С. 310-314.

3. Калачева Л.П. Особенности структуры и состава гидратов природных газов некоторых месторождений PC (Я) / Л.П. Калачева, Е.Ю. Шиц, А.Ф. Федорова // Химия в интересах устойчивого развития, 2007.-№15.-С.667-670.

4. Семенов М.Е. Разложение гидрата природного газа под воздействием метанола при атмосферном давлении / М.Е. Семенов, Л.П. Калачева, А.С. Шишкин // Нефтегазовое дело, 2007.-http://www.ogbus.ni/authors/SemenovME/SemenovME 1 .pdf.

5. Kalacheva L.P. Mechanochemical method of aromatic hydrocarbons synthesis / L.P. Kalacheva, E.Yu. Shitz, A.F. Fedorova // V International Conference on Mechanochemistry and Mechanical Alloying INCOME-2006, Program and Abstracts.-Novosibirsk, Russia, 2006.-P. 268.

6. Калачева Л.П. Исследование структуры, состава и кинетики разложения гидратов природных газов некоторых месторождений Республики Саха (Якутия) / Л.П. Калачева, М.Е. Семенов, Е.Ю. Шиц // Современные проблемы геохимии: Материалы конференции молодых ученых.-Иркутск, 2007.-С. 155-157.

7. Калачева Л.П. Расчет объема газа в гидратах, синтезированных из природного газа некоторых месторождений PC (Я) / Л.П. Калачева, Е.Ю. Шиц, А.Ф. Федорова, A.M. Протопопова // Южная Якутия - новый этап индустриального развития: Материалы международной научно-практической конференции.-Нерюнгри, 2007.-Т.1.-С. 222-225.

8. Калачева Л.П. Использование гидратов природного газа для получения компонентов топлив / Л.П. Калачева, Е.Ю. Шиц, А.Ф. Федорова // Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2007: международная научно-практическая конференция: Материалы конференции.-Уфа, 2007.-С. 103-104.

9. Kalacheva L.P. Mechanochemical transformation of natural gas hydrates / L.P. Kalacheva, E.Yu. Shitz, A.F. Fyodorova, I.K. Ivanova // International Conference on Gas Hydrate Studies: Abstracts.-Listvyanka, Irkutsk, 2007.-P.28.

10. Kalacheva L.P. Properties of hydrates synthesized from natural gas of the Irelyakh GOF, Russia (Yakutia) / L.P. Kalacheva, E.Yu. Shitz, A.F. Fyodorova, I.K. Ivanova // International Conference on Gas Hydrate Studies: Abstracts.-Listvyanka, Irkutsk, 2007.-P.29.

11. Semenov M.E. Study of reactions of natural gas hydrate dissociation under different conditions / M.E. Semenov, L.P. Kalacheva, E.Yu. Shitz // International Conference on Gas Hydrate Studies: Abstracts.-Listvyanka, Irkutsk, 2007.-P.60.

12. Kalacheva L.P. Evaluation of total gas volume in natural gas hydrates of some fields of the Republic of Sakha (Yakutia) / L.P. Kalacheva, E.Yu. Shitz, A.F. Fyodorova, A.M. Protopopova // Fourth International Symposium "Chemistry and Chemical Education": Proceedings.-Vladivostok, 2007.-P. 77.

13. Semyonov M.E. Study of kinetic mechanisms of natural gas hydrate dissociation under different conditions / M.E. Semyonov, L.P. Kalacheva, E.Yu. Shitz // Fourth International Symposium "Chemistry and Chemical Education": Proceedings.-Vladivostok, 2007.-P. 108-109.

14. Семенов M.E. Кинетические параметры разложения гидрата природного газа / М.Е. Семенов, Л.П. Калачева, Е.Ю. Шиц, А.С. Шишкин // Сборник трудов Пятой межд. научно-практич. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности».-СПб„ 2008.-Т.12.-С. 278.

15. Калачева Л.П. Механохимическая активация как нетрадиционный метод переработки природного газа / Л.П. Калачева, Е.Ю. Шиц, А.Ф. Федорова // Сборник трудов Пятой межд. научно-практич. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности».-СПб., 2008.-Т.12.-С. 445.

16. Калачева Л.П. Влияние активации воды на механохимические превращения гидратов природного газа / Л.П. Калачева, Е.Ю. Шиц, А.Ф. Федорова // Сборник трудов Шестой межд. научно-практич. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности».-СПб., 2008.-С. 263.

17. Kalacheva L.P. Directions of mechanochemical transformation of Natural gas hydrates / L.P. Kalacheva, A.F. Fyodorova, E.Yu. Shitz // III International conference FBMT-2009: Book of abstracts.-Novosibirsk, 2009.-P. 95.

18. Kalacheva L.P. Formation of gas mixture containing hydrogen during mechanical activation of Natural gas hydrates / L.P. Kalacheva, V.V. Koryakina // III International conference FBMT-2009: Book of abstract.-Novosibirsk, 2009.-P. 212.

19. Калачева Л.П. Новые подходы к химической переработке природного газа / Л.П. Калачева, А.Ф. Федорова // Химия нефти и газа: Материалы VII международной конференции.-Томск, 2009.-С. 545-548.

Формат 60x84 */16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура «Тайме». Усл. п.л. 1,37. Тираж 150 экз. Заказ Кз. 29.

ЯНЦ СО РАН

677980, г. Якутск, ул. Петровского, 2, тел./факс: (411-2) 36-24-96

Введение.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Современные представления о газовых гидратах.

1.1.1. Структура газовых гидратов.

1.1.2. Образование газовых гидратов.

1.1.3. Разложение газовых гидратов.

1.1.4. Состав и свойства газовых гидратов.

1.2. Механохимические превращения компонентов газовых гидратов.

1.2.1. Изменение физико-химических свойств воды при внешних воздействиях.

1.2.2. Механохимические превращения газообразных углеводородов.

1.3. Постановка задачи исследования.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Объекты исследования.

2.2. Методика получения газовых гидратов.

2.3. Методика разложения газовых гидратов.

2.4. Методика механохимической обработки газовых гидратов.

2.5. Методика разделения фаз, полученных в результате механообработки газовых гидратов.

2.6. Физико-химические методы анализа продуктов механохимической активации газовых гидратов.

Глава 3. СОСТАВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

СИНТЕЗИРОВАННЫХ ГИДРАТОВ ПРИРОДНОГО ГАЗА.

Актуальность темы. Огромные ресурсы природного газа позволяют рассматривать его в XXI веке в качестве одного из первичных источников энергии. Однако его роль в производстве химических продуктов и вторичных энергоносителей значительно ниже: так, доля природного газа, подвергающегося химической переработке, составляет всего 5-7% [1, 2]. Основным фактором, ограничивающим широкое использование природного газа в качестве сырья для химической переработки, является относительно высокая стабильность низших алканов. Одним из нетрадиционных методов инициирования химических превращений углеводородов является метод механоактивации. Проведенные в последние годы исследования последствий механической обработки природного газа, легких нефтяных фракций и индивидуальных углеводородов в энергонапряженных аппаратах типа шаровых мельниц, показали возможность использования данного способа для проведения химических превращений углеводородов. Было установлено, что механическая активация углеводородов ведет в основном к их деструкции до более низкомолекулярных гомологов и водорода. Было показано, что химические реакции с участием углеводородов могут инициироваться образованием активных радикалов на поверхности твердых тел, принимающих участие в механической обработке [3-8]. Локальные температуры в области удара обрабатывающих твердых тел между собой и на стенках реактора могут существенно превышать температуру реакционной среды. Кроме того, механические воздействия различного рода приводят к химическим превращениям воды, которые сопровождаются образованием активных низкомолекулярных радикалов [9-12]. Протекание свободнорадикальных химических реакций газообразных углеводородов и воды при механической активации позволяет предположить новые направления химических превращений при их совместной механической обработке. Единственным соединением, которое вода образует с 4 газообразными углеводородами, является газовый гидрат, который до настоящего времени еще не являлся объектом исследования механохимии.

Газовые гидраты - твердые кристаллические соединения с общей формулой М-иН20 относятся к классу нестехиометрических клатратных соединений включения, образуются из газообразных углеводородов (или их смесей) и воды при высоком давлении и низкой температуре. У клатратов кристаллическая решетка «хозяина» построена из молекул воды, удерживаемых водородными связями. Молекулы газа - «гостя», образующего гидрат, размещены во внутренних полостях кристаллической решетки воды - «хозяина» и удерживаются в них силами ван-дер-Ваальса. Состав газовых гидратов зависит от термобарических условий их образования, а также от компонентного состава гидратообразующего газа и определяется степенями заполнения в больших и малых полостей молекулами газа, гидратным числом п или мольными долями компонентов газа в клатратной фазе.

Таким образом, протекание свободнорадикальных химических реакций газообразных углеводородов и воды при механической активации, а также возможные изменения структуры молекулы - «гостя» при образовании его клатратного соединения с сочетанием водородных и ван-дер-Ваальсовых связей могут изменить направления известных химических превращений углеводородов-гидратообразователей при механической обработке газовых гидратов.

Целью данной работы является исследование механохимических превращений углеводородных компонентов газовых гидратов в зависимости от их состава в условиях механического воздействия.

В работе поставлены следующие задачи:

1. Получение газовых гидратов и изучение состава и физико-химических свойств синтезированных клатратных соединений.

2. Разработка методики проведения механической активации газовых гидратов.

3. Исследование направлений механохимических превращений газовых гидратов в зависимости от их состава и времени активации.

4. Изучение влияния природного цеолита, подвергаемого совместной механообработке с газовым гидратом, на направление механохимических превращений.

Научная новизна работы заключается в получении новых данных, которые расширяют представление о механохимических процессах превращения природного углеводородного сырья.

Впервые установлено, что механическое воздействие на природный газ, переведенный в гидратное состояние, приводит к химическим превращениям углеводородов, направленных в сторону удлинения углеродного скелета. Установлено, что с увеличением концентрации углеводородов в гидратной фазе растет число атомов углерода в жидких органических продуктах механоактивации. Состав жидких органических продуктов механоактивации гидратов зависит от наличия твердой добавки. Катализаторами процессов могут выступать ферромагнитные частицы, образующиеся при механохимической коррозии материала мелющих тел реактора, а также природный цеолит.

Практическая значимость.

Результаты исследований процессов механической обработки гидратов природного газа могут в дальнейшем найти применение для целенаправленного механохимического синтеза продуктов органического и нефтехимического производств, а полученная газовая смесь с высоким содержанием водорода, как правило, широко востребована в энергетике и металлургической отрасли.

выводы

1. Установлено, что основными гидратообразующими компонентами природного газа являются углеводороды С1-С3. Особенностью перераспределения компонентов природного газа при образовании его гидратов является концентрирование этана в твердой фазе при более продолжительном синтезе.

2. Показано, что состав гидрата, полученного в течение 5-ти суток выражается как Мг6,8Н20, а в течение 20-ти суток - М2-6,9Н20. Полученные гидраты отличаются разным компонентным составом заключенного в клатратную фазу газа.

3. Впервые установлено, что гидраты природного газа подвергаются механохимическим превращениям, направления которых определяются составом и условиями механоактивации гидратов. Основное направление механохимических превращений газовых гидратов - удлинение углеродного скелета гидратообразователей - становится возможным при наличии клатратной решетки воды, т.е. при переводе природного газа в гидратное состояние.

4. Показано, что с увеличением концентрации углеводородов С2-С4 в клатратной фазе гидратов состава Мг6,8Н20 и М2-6,9Н20 растет число атомов углерода в жидких органических продуктах механоактивации гидратов природного газа.

5. Установлено, что механоактивация гидрата Мг6,8Н20 приводит к образованию циклического и н-алканов состава С7; а гидрата М2-6,9Н20 - к образованию аренов состава Сю- При механообработке гидрата М2-6,9Н20 в присутствии цеолита образуются н-алканы состава С13-С14.

6. Установлено, что основным компонентом газовой фазы, полученной при механоактивации гидратов природного газа без твердых добавок, является водород. Концентрация водорода увеличивается практически в 2 раза с изменением состава гидратов: при механообработке гидрата состава Мг6,8Н20 выделяется 38,1 % мол. водорода; а состава М2-6,9Н20 - 75,2 % мол.

7. Показано, что качественный состав продуктов механохимических превращений гидратов находится в зависимости от природы катализатора, которыми могут выступать твердые добавки и ферромагнитные частицы, образующиеся при механохимической коррозии материала мелющих тел реактора.

Заключение

1. Впервые установлено, что в отличие от процесса механодеструкции компонентов природного газа, основным направлением механохимических превращений углеводородов -гидратообразователей является процесс присоединения, который приводит к удлинению углеводородной цепи.

2. Основным фактором, определяющим длину цепи полученных при механоактивации углеводородов, является состав гидратов: с увеличением концентрации углеводородов С2-С4 в клатратной фазе растет число атомов углерода в органических продуктах механоактивации гидратов природного газа.

3. Показано, что механоактивация гидрата М1-6,8Н20 приводит к образованию циклического и нормального алканов состава С7; а гидрата М2-6,9Н20 - к образованию циклогексана и алкилбензолов состава Сю. При механоактивации гидрата М2-6,9Н20 в присутствии цеолита образуются предельные углеводороды нормального строения состава С13-С14.

4. Показано, что при механообработке гидратов природного газа образуется газовая смесь с высоким содержанием водорода. Водород образуется за счет механохимических превращений как молекул воды, образующих клатратный каркас гидрата, так и углеводородов-гидратообразователей.

1. Арутюнов B.C. Газохимия как ключевое направление развития энергохимических технологий XXI века / B.C. Арутюнов, A.JI. Лапидус // Рос. хим. ж (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2003.-Т.47.-№2.-С. 2332.

2. Зайнутдинов Р.В. Новая жизнь скважин // Нефтегазовая вертикаль, 2001.-№16.-С. 40-44.

3. Orfanova M.N. Mechanoactivation of natural gas / M.N. Orfanova, V.N. Mitskan // First Intern. Conf. On Mechanochemistry. Book of Abstracts.-Koshice, Slovakia, 1993.-P.34.

4. Днепровский K.C. Механохимические превращения углеводородов нефти. Автореф. дис. . к-та хим. наук: 02.00.13.-Томск: ИХН СО РАН, 2003.-24 с.

5. Головко А.К. Механически активированные химические превращения пропан-бутановой смеси / А.К. Головко, О.И. Ломовский, O.E. Гамолин // Материалы V Международной конференции "Химия нефти и газа", 22-26 сентября 2003 г.-Томск, С. 404-406.

6. Гамолин O.E. Изменение состава природного газа под действием механической энергии // Материалы Всероссийской конференции "Генезис нефти и газа".-М.: ГЕОС, 2003.-С. 74-76.

7. Гамолин O.E. Механохимическая конверсия газообразных нефтяных углеводородов в системах газ твердое тело / O.E. Гамолин, А.К. Головко, О.И. Ломовский, В.Ф. Камьянов, С.Г. Мамылов // Химия в интересах устойчивого развития, 2005.-№ 13.-С. 165-172.

8. Гамолин O.E. Механохимические превращения газообразных углеводородов. Автореф. дис. . к-та хим. наук: 02.00.13.-Томск: ИХН СО РАН, 2005, 22 с.

9. Маргулис М.А. Звукохимические реакции и сонолюминесценция.-М.: Химия, 1986.- 286 с.

10. Домрачев Г.А. Механохимически активированное разложение воды в жидкой фазе / Г.А. Домрачев, Ю.Л. Родыгин, Д.А. Селивановский // ДАН, 1993.-Т. 329.-№2.-С. 186-188.

11. Маргулис М.А. Исследование электрических явлений, связанных с кавитацией. II. К теории возникновения сонолюминесценции и звукохимических реакций. ЖФХ, 1985.-Т. ЫХ.-№6.-С. 1497-1503.

12. Кузнецов Ф.А. Газовые гидраты: исторический экскурс, современное состояние, перспективы исследований / Ф.А. Кузнецов, В.А. Истомин, Т.В. Родионова // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2003 .-Т.47.-№3 .-С.-5-18.

13. Макогон Ю.Ф. Гидраты природных газов.-М.:Недра, 1974.-204 с.

14. Свойства природных газов находиться в земной коре в твердом состоянии и образовывать газогидратные залежи / В.Г. Васильев, Ю.Ф. Макогон, Ф.А. Требин и др. В кн.: Открытия, изобретения и товарные знаки.-М., 1970.-№ 10.-С. 1-57.

15. Соловьев В.А. Природные газовые гидраты как потенциальное полезное ископаемое // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2003 .-Т.47.-№3 .-С.-59-69.

16. Бык С.Ш. Газовые гидраты / С.Ш. Бык, Ю.Ф. Макогон, В.И. Фомина.-М.:Химия, 1980.-296 с.

17. Крамер Ф. Соединения включения.-М.: Изд-во иностр. лит., 1958.169 с.

18. Истомин В.А. Газовые гидраты в природных условиях / В.А. Истомин, B.C. Якушев.-М.: Недра, 1992.-236 с.

19. Дядин Ю.А. Стехиометрия клатратов / Ю.А. Дядин, И.В. Бондарюк, JI.C. Аладко // Журнал структурной химии, 1995.-Т.-36.-№6.-С. 1088-1141.

20. Хаган М. Клатратные соединения включения.-М.: Мир, 1966.-165 с.

21. Дядин Ю.А. Клатратные полигидраты пералкониевых солей и их аналогов / Ю.А. Дядин, К.А. Удачин // Журнал структурной химии, 1987.-Т. 28.-№3.-С. 75-116.

22. StackelbergМ. Feste gashydrate //Naturwissenschaften, 1949.-№ 11.- S. 327-333.

23. Stackelberg M. On the structure of gashydrates / M. Stackelberg, H.R. Muller // Chem. Phys., 1951.-V. 19.-№9.-P. 1319-1320.

24. Muller H.R. Zur structur der gashydrate / H.R. Muller, M. Stackelberg // Naturwissenschaften, 1952.-Bd 39.-№l.-S. 20-21.

25. Stackelberg M. Feste gashydrate. II. Struktur und Raumchemie / M. Stackelberg, H.R. Muller // Z. Electrochem., 1954.-Bd 58.-№l.-S. 25-39.

26. Ripmeester J.A. A new clathrate hydrate structure / J.A. Ripmeester, J.S. Tse, C.I. Ratckliffe, B.M. Powell //Nature, 1987.-V.325.-P.135-136.

27. Sassen R. Evidence of structure H hydrate, Gulf of Mexico continental slope / R. Sassen, I.R. MacDonald // Organic geochemistry, 1994.-V.22.-P. 10291032.

28. Platteeuw J.C. Thermodynamic properties of gas hydrates / J.C. Platteeuw, J.H. van der Waals //Mol. Phys., 1958.-V.1.-N.1.- P. 91-96.31. van der Waals J.H. Clathrate solutions / J.H. van der Waals, J.C. Platteeuw//Adv. Chem. Phys., 1959.-V.2.-P.1-57.

29. Tse J. S. Thermal expansion of structure I ethylene oxide hydrate / J. S. Tse, W. R. McKinnon, M. Marchi // J. Phys. Chem., 1987.-V. 91.-P. 4188-4193.

30. Ikeda T. Distortion of Host Lattice in Clathrate Hydrate as a Function of Guest Molecule and Temperature / T. Ikeda, S. Mae, O. Yamamuro, T. Matsuo, S. Ikeda, R. M. Ibberson // J. Phys. Chem. A, 2000.-V.104.-P. 10623-10630.

31. Udachin K. Structure, Composition, and Thermal Expansion of C02 Hydrate from Single Crystal X-ray Diffraction Measurements / K. A. Udachin, C. I. Ratcliffe, J. A. Ripmeester // J. Phys. Chem. B, 2001.-105 (19).-P. 4200-4204.

32. Shpakov V. P. Elastic moduli calculation and instability in structure I methane clathrate hydrate / V. P. Shpakov, J. S. Tse, C. A. Tulk, B. Kvamme, V. R. Belosludov // Chemical Physics Letters, 1998.-V. 282.-P. 107-114.

33. McMullan R. K. Polyhedral clathrate hydrates. IX. Structure of ethylene oxide hydrate / R. K. McMullan, G. A. Jeffrey // The Journal of chemical physics, 1965.-V. 42.-P. 2725-2732.

34. Tse J.S. The lattice dynamics of clathrate hydrates. An incoherent inelastic neutron scattering study / J.S. Tse, B.M. Powell, V.F. Sears, Y.P. Handa // Chemical Physics Letters, 1993.-V. 215.-P. 383-387.

35. Scherer J. R. Raman intensities of single crystal ice Ih / J. R. Scherer, R. G. Snyder // The Journal of chemical physics, 1977.-V. 67.-P. 4794-4811.

36. Nibler J. W. Force constant displays of unsymmetric molecular isotopes of H20, H2S, H2Se, and HCCH / J. W. Nibler, G. C. Pimentel // Journal of Molecular Spectroscopy, 1968.-V. 26.-P. 294-314.

37. Sum A. K. Measurement of Clathrate Hydrates via Raman Spectroscopy /A. K. Sum, R. C.Burruss, E. D. Sloan//J. Phys. Chem.B, 1997.-V. 101.-P. 7371 -7377.

38. Subramanian S. Trends in Vibrational Frequencies of Guests Trapped in Clathrate Hydrate Cages / S. Subramanian, E. D. Sloan // J. Phys. Chem. B, 2002.-V. 106.-P. 4348 4355

39. Бондарев Э.А. Механика образования гидратов в газовых потоках / Э.А. Бондарев, Г.Д. Бабе, А.Г. Гройсман, М.А. Каниболотский.-Новосибирск: Наука, 1976.-158 с.

40. Sloan E.D. Clathrate hydrates of natural gases.-NY: Marcel Dekker, 1990.-641 p.

41. Макогон Ю.Ф. Определение условий образования гидратов и их предупреждение / Ю.Ф. Макогон, A.C. Схаляхо.-Сер. Геология, разведка и разработка газовых и газоконденсантных месторождений.-М.: ВНИИЭгазпром, 1972.-43 с.

42. Пономарев Г.В. Условия образования гидратов природных и попутных газов.-Куйбышев: НИИНП, 1960.-вып. 2.-С. 49-55.

43. Кац Д.Л. Руководство по добыче, транспорту и переработке природного газа / Д.Л. Кац, Д. Корнелл, Р. Кобаяши и др. Пер. с англ. под ред. Ю.П. Коротаева.-М.: Недра, 1965.-676 с.

44. Истомин В.А., Квон В.Г. Предупреждение и ликвидация газовых гидратов в системах добычи газа / В.А. Истомин, В.Г. Квон М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004.-508 с.

45. Намиот А.Ю. Растворимость газов в воде. Справочное пособие.-М.: Недра, 1991.-167 с.

46. Макогон Ю.Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образования и использование.-М.: Недра, 1985.-232 с.

47. Freer Е.М. Methane hydrate film growth kinetics / E.M. Freer, M.S. Selim, E.D. Sloan // Fluid Phase Equilibr., 2001.-V.185.-P. 65-75.

48. Sugaya M. Behavior of clathrate hydrate formation at the boundary of liquid water and a fluorocarbon in liquid or vapor state / M. Sugaya, Y.H. Mori // Chem. Eng. Sci., 1996.-V.51.-P.3505-3517.

49. Ohmura R. Measurements of clathrate-hydrate firnithickness using laser interferometry / R. Ohmura, S. Kashiwazaki, Y. H. Mori // J. Crystal Growth., 2000.-V.218.-P. 372-380.

50. Englezos P. Clatihrate hydrates // Ind. Eng. Chem. Res., 1993.-V.32.-P.1251-1274.

51. Ступин Д.Ю. Кинетика кристаллизации клатратных фаз в системах H2S-C6H6-H20, Н28-цикло-СбН12-Н20 и H2S-C4H10-H2O / Д.Ю. Ступин, В.Н. Воробьев // Журнал прикладной химии, 1977.-Т.52.-№4, с.-799-803.

52. Краснов А.А. Исследование кинетики процессов клатрации методом изохрон / А.А. Краснов, Б.В. Клименок // Нефтехимия, 1973.-Т.13.-№4.-с. 592-595.

53. Маленко Э.В. Зависимость скорости образования газовых гидратов от структурного типа кристаллической решетки // В кн.: Геология, бурение и разработка газовых месторождений.-М., 1976. с. 18-21.

54. Мельников В.П. Кинетика гидратообразования в газовых эмульсиях растворов пенообразующих ПАВ / В.П. Мельников, А.Н. Нестеров, О.Б. Кутергин. // В кн.: III международный семинар «Соединения включения».-Новосибирск, 1989.-С. 64-75.

55. Нестеров А.Н. Гидратообразование газов в присутствии добавок ПАВ / А.Н. Нестеров, В.П. Мельников, В.В. Феклистов // Химия в интересах устойчивого развития, 1998.-Т.6.-№1.-С. 97-102.

56. Нестехиометрические соединения / Под ред. JL Манделькорна.-М.: Химия, 1971.-608 с.

57. Нестеров А.Н. Кинетика и механизм гидратообразования газов в присутствии поверхностно-активных веществ: дис. . доктора хим. наук:02.00.04.-Тюмень: Институт криосферы Земли, 2006.-279 с.

58. Мельников В.П. Диссоциация газовых гидратов при атмосферном давлении / В.П. Мельников, А.Н. Нестеров, A.M. Решетников // Газовая промышленность: Спецвыпуск «Газовые гидраты», 2006.-С. 55-61.

59. Огиенко А.Г. Прямое определение состава гидрата аргона высокого давления гексагональной структуры III / А.Г. Огиенко, А.Ю. Манаков, А.В. Курносов, Е.В. Грачев, Э.Г. Ларионов // Журнал структурной химии, 2005.-T.-46.-S. 65-69.

60. Гриценко А.И. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России / А.И. Гриценко, В.А. Истомин, А.Н. Кульков, Р.С. Сулейманов.- М.: ОАО «Издательство «Недра», 1999.- 473 с.

61. Parrish W.R. Dissiciation pressures of gas hydrates formed by gas mixtures / W.R. Parrish, J.M. Prausnitz // Ind. Eng. Chem. Fundamentals, 1972.-V. 11.-№1.-P. 26-35.

62. Гройсман А.Г. Теплофизические свойства газовых гидратов.-Новосибирск: Наука, 1985.-94 с.

63. Saito S. Hydrates of high pressures. Part 2. Application of statistical mechanics to the study of the hydrates of methane, argon and nitrogen / S. Saito, D.R. Marshall, R. Kobayashi // A.I.E.J., 1964.-V. 10.-№5.-P. 734-740.

64. Макогон Ю.Ф. Природные газовые гидраты: распространение, модели образования, ресурсы // Рос. хим. ж (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2003.-Т.47.-№3.-С. 70-79.

65. Дубинская A.M. Превращения органических веществ под действием механических напряжений // Успехи химии, 1999.-Т. 68.-№8.-С. 708-724.

66. Кнэпп Р. Кавитация / Р. Кнэпп, Дж. Дейлл, Ф. Хеммит.-М.: Мир, 1974.-688 с.

67. Маргулис М.А. Современное состояние теории локальной электризации кавитационных пузырьков / М.А. Маргулис, И.М. Маргулис // ЖФХ, 2007.-Т. 81 .-№ 1.-С. 136-147.

68. Маргулис М.А. О возникновении гидратированных электронов в поле ультразвуковых волн / М.А. Маргулис, А.Н. Мальцев // ЖФХ, 1968.-Т. 42.-№ 10.-С. 2660-2663.

69. Юхневич Г.В. Димерные комплексы в парах воды плотностью 0,1 г/см3 / Г.В. Юхневич, А.Н. Ветров // ДАН СССР, 1972.-Т. 204.-№1.-С. 154158.

70. Finch R.D. Sonoluminescence // Ultrasonics, 1963.-Vol. l.-PP. 87-98.

71. Ghauri S.A. Increase of water viscosity under the influence of magnetic field / S.A. Ghauri, M.S. Ansari // J. Appl. Phys., 2006.-V.-100.-№6.-PP. 66-101.

72. Pazur A. Magnetic effect on CO2 solubility in seawaten a possible link between geomagnetic field variations and climate / A. Pazur, M. Winklhofer // Geophys. Res. Let., 2008.-Vol.-35.-L.16710.

73. Фесенко E.E. Структурообразование в воде при действии слабых магнитных полей и ксенона. Электронно-микроскопический анализ / Е.Е. Фесенко, В.И. Попов, В.В. Новиков, С.С. Хуцян // Биофизика, 2002.-Т.47.-Вып. 3.-С.389-394.

74. Пономарев О.А. Свойства жидкой воды в электрических и магнитных полях / О.А. Пономарев, Е.Е. Фесенко // Биофизика, 2000.-Т. 45.-Вып. З.-С. 389-398.

75. Домрачев Г.А. Эффективность образования пероксида водорода и радикалов воды в природе / А.Г. Домрачев, Д.А. Селивановский, П.А. Стунжас, И.Н. Диденкулов, Ю.Л. Родыгин, В.Л. Вакс.-Нижний Новгород, 2000.- 35 с. (препринт ИПФ РАН №537).

76. Колбанев И.В. Механохимические реакции кремния с водой / И.В. Колбанев, П.Ю. Бутягин // Кинетика и катализ, 1982.-Т. ХХШ.-Вып. 2.-С. 327-333.

77. Радциг В.А. Механизмы реакций молекул Н20 и NH3 с радикалами (=Si-0)3Si и (=Si-0)3Si-0 на поверхности кремнезема / В.А. Радциг, С.Н. Козлов // Кинетика и катализ, 2001.-Т. 42.-№1.-С. 62-71.

78. Молчанов В.И. Генерация водорода в литогенезе.-Новосибирск: Наука: Сиб. отд-ие, 1981.-144 с.

79. Хайнике Г. Трибохимия / Пер. с англ. М.Г. Гольдфельда.-М.: Мир, 1987.-582 с.

80. Ломаева С.Ф. Механоактивация железа в присутствии воды/ С.Ф. Ломаева, А.Н. Маратканова, О.М. Немцова, А.А. Чулкина, Е.П. Елсуков // Химия в интересах устойчивого развития, 2007.-№ 2-1.-С. 103-109.

81. Kendelewicz Т. Reaction of water with the (100) and (111) surfaces of Fe3C>4 / T. Kendelewicz, P. Liu, C.S. Doyle, Jr. Brown, E.J. Nelson, S.A. Chambers//Surf. Sci., 2000.-V.453. -P. 32-46.

82. Мори Ш. Механохимическая адсорбция органических соединений на поверхности среза стали // Известия СО РАН, 1987.-№17.-Вып. 5.-С. 43-47.

83. Сурков В.Г. Механохимические превращения ацетилена в присутствии кварца и УПД металлов / В.Г. Сурков, А.К. Головко // Химиянефти и газа: Материалы VII Международной конференции.-Томск: Издательство Института оптики атмосферы СО РАН, 2009.-С. 567-569.

84. Бутягин П.Ю. Механохимия. Катализ. Катализаторы. // Кинетика и катализ, 1987.-Т. XXVIII.-Вып. 1.-С. 5-19.

85. Бутягин П.Ю. Энергетические аспекты механохимии // Известия СО АН СССР, 1987, Вып. 5.-№ 17.-С. 48-59.

86. Бутягин П.Ю. Механохимическое гидрирование графита водородом / П.Ю. Бутягин, И.В. Берестецкая, И.В. Колбанев, И.К. Павлычев // ЖФХ, 1986, Т. XL, №3, С. 579-584.

87. Истомин В.А. Инструкция по инженерным методам расчета условий гидратообразования.-М.: ВНИИгаз, 1989.-85 с.

88. Козырев И.В. Экспериментальное определение коэффициентов распределения при кристаллизации в системе газ-газовый гидрат: дис. . канд. хим. наук:02.00.04.-Нижний Новгород: НГТУ, 2004.-121 с.

89. Миначев Х.М. Ароматизация низкомолекулярных парафинов на цеолитах семейства пентасила / Х.М. Миначев, A.A. Дергачев // Успехи химии, 1990.-Т. 59.-Вып. 9.-С. 1522-1554.

90. Годовиков A.A. Минералогия.-М.: Недра, 1983.-450 с.

91. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита.-М. Мир, 1976.-782 с.

92. Буянов P.A. Применение метода механохимической активации в малоотходных энергосберегающих технологиях производства катализаторов и носителей / P.A. Буянов, В.В. Молчанов //Химическая промышленность, 1996.-ЖЗ.-С. 7-15.

93. Восьмериков A.B. Применение механохимических технологий в цеолитном катализе/ A.B. Восьмериков, JI.M. Величкина, JI.H. Восьмерикова, JI.JI. Коробицына, Г.В. Иванов //Химия в интересах устойчивого развития, 2002.-№10.-С. 45-51.

94. Болдырев В.В. К вопросу об эффективности действия различных машин в качестве механических активаторов /В.В. Болдырев, C.B. Павлов, В.А. Полубояров, A.B. Душкин // Неорганические материалы, 1995.-Т.31.-№9.-С. 1128-1138.

95. Молчанов В.И. Активация минералов при измельчении / В.И. Молчанов, О.Г. Селезнева, E.H. Жирнов.-М.: Недра, 1988.-208 с.

96. Аввакумов Е.Г. Механохимический синтез в неорганической химии/Отв. ред. д.х.н. Е.Г. Аввакумов // Сб. науч. тр.-Новосибирск: Наука: Сиб. отд-ние, 1991.-259 с.

97. Марочник сталей и сплавов / Под ред. A.C. Зубченко.-М.Машиностроение, 2003.-784 с.

98. Газы горючие природные. Хроматографический метод определения компонентного состава. ГОСТ 23781-87.-М.: ИПК Издательство стандартов, 1997.-22 с.

99. Nemtsova О.М. The method of extraction of subspectra with appreciably different values of hyperfine interaction parameters from Mossbauer spectra//Nucl. Instr. and Meth. inPhys. Res., 2006.-B 224.-P. 501-507.

100. Карлсон Т.А. Фотоэлектронная и Оже-спектроскопия / Пер. с англ.- Л. : Машиностроение, 1981.-431 с

101. Мамылов С.Г. Превращения смесей легких углеводородов при механической обработке / С.Г. Мамылов, О.И. Ломовский, O.E. Гамолин,

102. Н.В. Ефремова, А.К. Головко // Международный периодический сборник научных трудов: Обработка дисперсных материалов и сред. Теория, исследования, технологии, оборудование.-Вып. № 13 (2003).- Одесса: НПО «ВОТУМ», 2003.-С. 90-94.

103. Gamolin O.Ye. Mechanically Activated Chemical Conversion of Gaseous Hydrocarbons / O.Ye. Gamolin, A.K. Golovko, O.I. Lomovsky, V.F. Kam'yanov // Eurasian ChemTech Journal, 2003.- N.5- P. 131-139.

104. Герасимов К.Б. Измерение фоновой температуры при механическом сплавлении в планетарных центробежных мельницах / К.Б. Герасимов, А.А. Гусев, В.В. Колпаков, Е.Ю. Иванов // Сибирский химический журнал, 1991.-Вып. З.-С.

105. Kwon Y. Ball temperatures during mechanical alloying in planetary mills / Y. Kwon, K.B. Gerasimov, S. Yoon // Journal of Alloys and Compounds, 2002.-V. 346.-P. 276-281.

106. Чердынцев B.B. Расчет энергонапряженности и температуры в планетарном механоактиваторе / В.В. Чердынцев, Л.Ю. Пустов, С.Д. Калошкин, И.А. Томилин, Е.В. Шелехов // Материаловедение, 2000.-№2.-С. 18-23.

107. Чердынцев В.В. Расчет энергонапряженности и температуры в планетарном механоактиваторе (продолжение) / В.В. Чердынцев, Л.Ю. Пустов, С.Д. Калошкин, И.А. Томилин, Е.В. Шелехов // Материаловедение, 2000.-№3.-С. 22-26.

108. Ломаева С.Ф. Механизмы формирования структуры, фазового состава и свойств наносистем на основе железа при механоактивации в органических средах: дис. . доктора физ.-мат. наук:01.04.07.-Ижевск: Физико-технический институт, 2007.- 334 с.

109. Nagumo М. Reaction Milling of Metals with Hydrocarbon or Ceramics// Materials transactions JIM, 1995.-V.36.-№2.-P. 170-181.

110. Tokumitsu К. Mechanochemical reaction between metals and hydrocarbons. Formation of metal hydrides // Mater. Sci. Forum., 1992.-V.88-90.-P. 715-722.

111. Kaneyoshi T. Reaction of niobium with hexane and methanol by mechanical grinding / T. Kaneyoshi, T. Takahashi, M. Motoyama // Scripta metallurgica et mater., 1993.-V.29.-№ 12.-P.1547-1551.

112. Nagumo M. Metastable states during reaction milling of hep transition metals with hydrocarbon / M. Nagumo, T.S. Suzuki, K. Tsuchida // Mater. Sci. Forum., 1996.-V. 225-227.-P. 581-586.

113. Чесноков H.B. Синтез и свойства катализаторов, содержащих высокодисперсные частицы металлов VIII группы на оксидных и углеродных подложках. Автореф. дис. . док-pa хим. наук: 02.00.04. Красноярск: ИХ и XT СО РАН, 2006.-38 с.

114. Ахметов С.А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов: Под ред. С.А. Ахметова.-СПб.:Недра, 2006.-868 с.