High Energy ChemistryHigh Energy ChemistryХимия высоких энергий0023-11933034-6088The Russian Academy of Sciences69802210.7868/S3034543X25060059PLASMA CHEMISTRYПЛАЗМОХИМИЯResearch ArticleINFLUENCE OF PLASMA REACTOR MODES ON THE PROCESS OF ASPHALT-RESIN-PARAFFIN DEPOSITS PROCESSINGВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ПЛАЗМЕННОГО РЕАКТОРА НА ПРОЦЕСС ПЕРЕРАБОТКИ АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙEgorovaV. VЕгороваВ. Вarkachenkova_vv@surgu.ruFrantsinaE. VФранцинаЕ. ВPetrovaY. YПетроваЮ. ЮZelentsovD. OЗеленцовД. ОPakA. YПакА. ЯPovalyaevP. VПоваляевП. ВZemtsovI. AЗемцовИ. АSurgut State UniversityСургутский Государственный УниверситетTomsk Polytechnic UniversityТомский Политехнический Университет15112025596VOL 59, NO6 (2025)ТОМ 59, №6 (2025)40441707122025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0023-1193/article/view/698022

The paper presents the results of a comprehensive study of transformation of asphalt-resin-paraffin deposits (ARPD) into carbon materials (CM) using an electric arc plasma reactor. The experiments were conducted at different treatment modes – current intensity (75–125 A) and arc discharge initiation time (5–30 s) at atmospheric pressure. Methods of X-ray diffractometry, IR spectroscopy, differential thermal analysis, X-ray fluorescence analysis, laser diffraction, and scanning electron microscopy were used in the study of the initial sample of ARPD and its products. It is established that optimal conditions of plasma processing (100–125 A, 25–30 s) provide almost complete destruction of organic matrix of ARPD with formation of graphite-like carbon structure characterized by a high degree of order and heat resistance. The presented results confirm the technological possibility of electric arc plasma processing of ARPD at atmospheric pressure as a method of simultaneous utilization of oil wastes and obtaining promising carbon materials.

В работе представлены результаты комплексного исследования трансформации асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) в углеродные материалы (УМ) с использованием электродугового плазменного реактора. Эксперименты проводили при различных режимах обработки – силе тока (75–125 А) и времени инициирования дугового разряда (5–30 с) при атмосферном давлении. В исследовании исходного образца АСПО и продуктов его переработки использованы методы рентгеновской дифрактометрии, ИК-спектроскопии, дифференциального термического анализа, рентгенофлуоресцентного анализа, лазерной дифракции, а также сканирующей электронной микроскопии. Установлено, что оптимальные условия плазменной переработки (100–125 А, 25–30 с) обеспечивают практически полное разрушение органической матрицы АСПО с формированием графитоподобной углеродной структуры, характеризующейся высокой степенью упорядоченности и термостойкости. Представленные результаты подтверждают технологическую возможность электродуговой плазменной переработки АСПО при атмосферном давлении как способа одновременной утилизации нефтяных отходов и получения перспективных углеродных материалов.

ARPDcarbon materialselectric arc plasmagraphitizationthermal analysisSEM-EDSIR spectroscopyX-ray diffractometrylaser diffractionАСПОуглеродные материалыэлектродуговая плазмаграфитизациятермический анализСЭМ-ЭДСИК-спектроскопиярентгеновская дифрактометриялазерная дифракцияThe work was financially supported by the Fund for Scientific and Technological Development of Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug – Yugra (project No. 2024-535-03).Работа выполнена при финансовой поддержке Фонда научно-технологического развития Ханты-Мансийского автономного округа – Югры (проект № 2024–535–03).Илюшин П.Ю., Вяткин К.А., Козлов А.В. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. № 6. С. 157.Халилова Г.А., Стромов К.А., Денисламов И.З. // Нефтегазовое дело. 2021. № 1. С. 92.Макарова Т.Г., Уразаков К.Р., Думлер Е.Б. и др. // Нефтегазовое дело. 2022. № 2. С. 120.Булатов В.И., Игенбаева Н.О., Нанишвили О.А. // Бюллетень науки и практики. 2021. № 8. С. 46.Акатьева Т.Г. // Вестник Нижневартовского государственного университета. 2021. № 2. С. 127.Еремченко О.З., Сапцын Р.В., Ложкина Е.А. и др. // Вестник Пермского университета. Серия Биология. 2022. № 1. С. 64.Lifshits S., Glyaznetsova Y., Erofeevskaya L. et al. // Environmental Pollution. 2021. V. 288. P. 117680.Opekunov A., Opekunova M., Kukushkin S. et al. // Pedosphere. 2022. V. 32. № 3. P. 414.Shahbaz M., Rashid N., Saleem J. et al. // Fuel. 2023. V. 332. P. 126220.Wang X., Jin W., Li Y. et al. // Chemical Engineering Journal. 2024. V. 497. P. 154182.Созина И.Д., Данилов А.С. // Записки Горного института. 2023. № 260. С. 297.Ke C.Y., Chen L.Y., Qin F.L. et al. // Environmental Technology & Innovation. 2021. V. 23. P. 101654.Jagaba A.H., Kutty S.R.M., Lawal I.M. et al. // Cleaner and Circular Bioeconomy. 2022. V. 3. P. 100029.Petrova Yu.Yu., Frantsina E.V., Grinko A.A. et al. // Materials Today Communications. 2022. V. 33. P. 104669.Samigulin A.D., Galiakbarov A.T., Galiakbarov R.T. // Journal of Physics: Conference Series. 2016. V. 669. P. 012017.Tertyshna O., Royenko K., Martynenko V. et al. // Chemistry & Chemical Technology. 2016. V. 10. № 3. P. 361.Palaev A. G., Dzhemilev E. R. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. V. 862. № 3. P. 032081.Fan Z., Sun H., Dou L. et al. // Chemical Engineering Journal. 2023. V. 461. P. 141860.Dhamale G.D., Ajith N., Ghorui S. // Waste Management. 2023. V. 168. P. 290.Гринько А.А., Иванова Л.В., Францина Е.В. и др. // Химия высоких энергий. 2023. Т. 57. № 3. С. 238.Li Bo, Song X. // Materials Letters. 2024. V. 372. P. 137106.Ma J., Chen X., Song M. Wang Ch. et al. // Diamond and Related Materials. 2021. V. 117. P. 108445.Choudhary F., Mudgal P., Parvez A. et al. // NanoStructures & Nano-Objects. 2024. V. 38. P. 101186.Padro J.M., Novotny A., Smal C. et al. // Upstream Oil and Gas Technology. 2023. V. 10. P. 100087.Cabral R.L.B., Galvao E.R.V.P., Fechine P.B.A. et al. // RSC Advances. 2024. V. 14. № 28. P. 19953.Li F., Li G., Lougou B.G. et al. // Waste Management. 2024. V. 189. P. 364.Nuraly A., Mutushev A., Tuleibayeva A. et al. // Carbon Trends. 2024. V. 15. P. 100338.Hu Y., Ding Y., Xie L. et al. // Carbon. 2024. V. 230. P. 119574.Работягов К.В., Сютра Ю.Н. // Ученые записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2021. № 4. С. 265.Liu H., Zhan T., Li Ch. et al. // Chemical Engineering Journal. 2024. V. 502. P. 157861.Компанцев Д.В., Поздняков Д.И., Байрамкулова А.М. и др. // ВНМТ. 2022. № 4. С. 99.Pak A.Y., Bolatova Z., Nikitin D.S. et al. // Waste Management. 2022. № 144. Р. 263.Frantsina E., Petrova Y., Arkachenkova V. et al. // Petroleum Science. 2023. V. 20. № 6. P. 3830.Ширяева Р.Н., Асадуллина А.С. // Международный научно-исследовательский журнал. 2014. Т. 22. № 3–1. С. 31.Волкова Г.И., Лоскутова Ю.В., Прозорова И.В. и др. Подготовка и транспорт проблемных нефтей (научно-практические аспекты). Томск: Издательский Дом ТГУ, 2015. 136 с.Ibragimova D., Sharafieva Z., Sharifullin A. et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. V. 516. P. 012046.Yarkeeva N.R., Iskhakov R.A. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. V. 981. P. 032053.Tucureanu V., Matei A., Avram A.M. // Critical Reviews in Analytical Chemistry. 2016. V. 46. № 6. P. 502.Castro A.T. // Journal of the Brazilian Chemical Society. 2006. V. 17. № 6. P. 1181.Yadykova A.Y., Strelets L.A., Ilyin S.O. // Molecules. 2023. V. 28. № 5. P. 2065.Golovko A.K., Grinko A.A. // Pet. Chem. 2018. V. 58. P. 599.Антипенко В.Р. Термические превращения высокосернистого природного асфальтита: геохимические и технологические аспекты. Новосибирск: Наука РАН, 2013. 184 с.Rabchinskii M.K., Saveliev S.D., Ryzhkov S.A. et al. // Journal of Physics: Conference Series. 2020. V. 1695. P. 012070.Yordsri V., Thanachayanont Ch., Asahina Sh. et al. // Microscopy and Microanalysis. 2018. V. 24. № 2. P. 156.