Các nhà khoa học Nga chỉ cách xử lý dầu thô nặng một cách hiệu quả

Dầu thô nặng chiếm 70% tổng trữ lượng dầu thô trên thế giới. Tuy nhiên, việc xử lý dầu nặng rất khó do mật độ và độ nhớt cao, có nhiều hợp chất chứa lưu huỳnh. Các phương pháp đang được sử dụng có một số nhược điểm: chúng đòi hỏi nhiệt độ và áp suất cao, lượng hydro lớn và các thiết bị đặc biệt. Để nóng lên và duy trì nhiệt độ cao trong thiết bị này, cần phải đốt cháy một lượng đáng kể nhiên liệu hydrocacbon, dẫn đến lượng khí thải carbon dioxide đáng kể.

Điều này có thể tránh được nếu sử dụng các lò phản ứng plasma thay cho các lò hơi đốt dầu. Lò phản ứng plasma không yêu cầu chất xúc tác đắt tiền và hydro, hoạt động bằng điện từ các nhà máy điện hạt nhân và thủy điện, đồng thời không thải ra khí carbon dioxide trong quá trình hoạt động. Ví dụ, trong quá trình xử lý dầu thô bằng công nghệ nhiệt phân plasma dưới tác dụng của điện trường mạnh, sẽ hình thành các hợp chất có khả năng phản ứng cao: các gốc tự do và các ion. Chúng kích thích các phân tử hợp chất hữu cơ trong dầu thô, kích hoạt các phản ứng cụ thể và dẫn đến sự phân tách các phân tử lớn thành các phân tử nhỏ hơn, sau đó có thể được sử dụng trong nhiều quá trình hóa học. Mặc dù phương pháp này có những ưu điểm, nhưng việc ứng dụng công nghiệp bị hạn chế bởi kích thước nhỏ của các lò phản ứng.

Các nhà khoa học từ Đại học Kỹ thuật Quốc gia Nizhny Novgorod mang tên R.E. Alekseev (NSTU) đã lắp ráp một thiết bị để nhiệt phân dầu thô bằng plasma. Thiết bị này bao gồm một lò phản ứng, một hệ thống điều khiển và đăng ký số lần phóng điện, cũng như một hệ thống thu gom khí thải. Thể tích lò phản ứng là 300 cm2, gấp 7,5 lần so với các mẫu trước đó.

Để kiểm tra khả năng hoạt động của thiết bị này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng dầu mazut được đổ vào giữa hai điện cực. Các tác giả của nghiên cứu chỉ ra rằng, nếu phóng điện với dòng điện lớn hơn thì tác động của điện trường mạnh làm tăng năng suất, quá trình trở nên hiệu quả hơn, đồng thời ảnh hưởng đến số lượng các sản phẩm khí. Trong quá trình này, hydro, acetylene, ethylene, metan, cũng như hydrocarbon chứa từ ba đến năm nguyên tử carbon được giải phóng. Tất cả chúng đều được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa chất.

Ngoài ra, mức tiêu thụ năng lượng là thấp nhất và sản lượng hydrocarbon khí có giá trị là cao nhất. Trong các sản phẩm pha rắn, các nhà khoa học đã tìm thấy than chì hỗn loạn và các ống nano carbon đa lớp có thể được sử dụng trong ngành điện tử. Ngoài ra, các sản phẩm rắn chứa các nguyên tử lưu huỳnh, oxy, vanadi và niken, mà các kết cấu này có thể được sử dụng trong ngành công nghiệp làm chất xúc tác cho các phản ứng hóa học.