Введение

Тяжелые органические молекулярные вещества, содержащиеся в сырой нефти Асфальтены - это молекулярные вещества, содержащиеся в сырой нефти, наряду с смолами, ароматическими углеводородами и насыщенными (например, насыщенными углеводородами, такими как алканы). Слово "асфальтолин" было придумано Бусинго в 1837 году, когда он заметил, что остатки дистилляции некоторых битумов имеют свойства, подобные асфальту. Асфальтены в виде асфальта или битума из нефтеперерабатывающих заводов используются в качестве покрытия дорог, черепицы для крыш и водонепроницаемого покрытия для фундаментов зданий.

Состав

Асфальтены состоят в основном из углерода, водорода, азота, кислорода и серы, а также из следовых количеств ванадия и никеля. Соотношение C:H составляет приблизительно 1:1.2, в зависимости от источника асфальта. Асфальтены определяются как нерастворимый в гептане, растворимый в толуоне компонент углеродного материала, такого как сырая нефть, битум или уголь. Было показано, что распределение молекулярных масс асфальтенов находится в диапазоне от 400 до 1500 единиц, но средние и максимальные значения трудно определить из-за агрегации молекул в растворе.

Анализ

Молекулярную структуру асфальтенов трудно определить, потому что молекулы имеют тенденцию к склеиванию в растворе. Эти материалы представляют собой чрезвычайно сложные смеси, содержащие сотни или даже тысячи отдельных химических видов. У асфальтенов нет специфической химической формулы: отдельные молекулы могут варьироваться по количеству атомов, содержащихся в структуре, а средняя химическая формула может зависеть от источника. Хотя они были подвергнуты современным аналитическим методам, включая SARA, масс-спектрометрию, электронный парамагнитный резонанс и ядерный магнитный резонанс, точные молекулярные структуры трудно определить. Учитывая это ограничение, асфальтены состоят в основном из полиароматических углеродных кольцевых единиц с гетероатомами кислорода, азота и серы, в сочетании с следами тяжелых металлов, особенно хелатированного ванадия и никеля, и алифатических боковых цепей различной длины. Многие асфальтены из сырой нефти во всем мире содержат аналогичные кольцевые единицы, а также полярные и неполярные группы, которые связаны друг с другом, чтобы создать очень разнообразные крупные молекулы. Асфальтоны после нагрева подразделяются на: нелетучие (гетероциклические N и S виды) и летучие (парафин + олефины, бензоны, нафталены, феноантрены, некоторые другие). Спейт сообщает упрощенное представление разделения нефти на следующие шесть основных фракций: летучие насыщенные соединения, летучие ароматические соединения, нелетучие насыщенные соединения, нелетучие ароматические соединения, смолы и асфальтены. Он также сообщает о произвольно определенных физических границах нефти с использованием количества углерода и точки кипения.

Геохимия

Сегодня асфальтены широко признаются рассеянными, химически измененными фрагментами керогена, которые мигрировали из исходной породы для нефти во время катагенеза нефти. Считалось, что асфальтены содержат в растворе в масле смолы (подобная структура и химия, но меньше), но последние данные показывают, что это неверно. Действительно, недавно было предложено, что асфальтены наноколоидно суспендируются в сырой нефти и в толуолевых растворах в достаточных концентрациях. В любом случае, для жидкостей с низким поверхностным напряжением, таких как алканы и толуол, поверхностно-активные вещества не нужны для поддержания наноколоидальных суспензий асфальтенов. Соотношение никеля к ванадию асфальтенов отражает pH и условия Eh палеоосадочной среды исходного камня для нефти (Lewan, 1980; 1984), и это соотношение, следовательно, используется в нефтяной промышленности для корреляции нефти и для идентификации потенциальных исходных пород для разведки нефти.

Возникновение

Тяжелые масла, нефтяные пески, битум и биоразлагаемые масла (поскольку бактерии не могут ассимилировать асфальтены, но легко потребляют насыщенные углеводороды и некоторые ароматические углеводородные изомеры, контролируемые ферментами) содержат гораздо более высокие пропорции асфальтенов, чем средние масла API или легкие масла. Конденсаты практически лишены асфальтенов.

Измерение

Поскольку отношение спинов электронов на грамм постоянно для конкретного вида асфальта, количество асфальта в масле можно определить, измерив его парамагнитную подпись (EPR). Измерение EPR-сигнатуры нефти на вершине скважины, когда нефть добывается, дает прямое указание на то, изменяется ли количество асфальтана (например, из-за осадков или обесцвечивания в трубопроводе ниже). Кроме того, аггрекцию, осаждение или осаждение асфальта иногда можно предсказать с помощью методов моделирования или машинного обучения и может быть измерено в лаборатории с использованием методов визуализации или фильтрации.

Проблемы производства

Асфальтены придают высокую вязкость сырой нефти, что негативно влияет на производство. Кроме того, изменчивая концентрация асфальта в сырой нефти в отдельных резервуарах создает множество производственных проблем.

Загрязнение теплообменника

Известно, что асфальтены являются одной из основных причин загрязнения теплообменников в предварительном нагревании дистилляции сырой нефти. Они присутствуют в мицеллах сырой нефти, которая может быть разрушена в результате реакции с парафинами при высокой температуре. После удаления защитной мицеллы полярные асфальтены агломерируют и переносятся к стенкам труб, где они могут прилипать и образовывать фолирующий слой.