что такое асфальтены в нефти
Асфальтены
Содержание асфальтенов в нефтях колеблется от 1 до 20%. Элементный состав (%): С (80—86), Н (7—9), О (2—10), S (0,5—9), N (до 2); в микроколичествах присутствуют V и Ni (суммарное содержание 0,01—0,2%), Fe, Ca, Mg, Cu и др. металлы, входящие в состав металлокомплексных соединений, например, металлопорфиринов.
В состав молекулы асфальтена входят фрагменты гетероциклических, алициклические, конденсированных углеводородов, состоящие из 5—8 циклов. Крупные фрагменты молекул связаны между собой мостиками, содержащими метиленовые группы и гетероатомы. Наиболее характерные заместители в циклах — алкилы с небольшим количеством углеродных атомов и функциональных группы, например, карбонильная, карбоксильная, меркаптогруппа. Асфальтены склонны к ассоциации с образованием надмолекулярных структур, представляющих собой стопку плоских молекул с расстоянием между ними около 0,40 нм. Определение молекулярной массы проводят обычно эбулиоскопически при повышенных температурах или низких концентрациях в нитробензоле.
Между асфальтенами, нефтяными смолами и нефтяными маслами существует генетическая связь. При переходе от масел к смолам и асфальтенам увеличивается количество конденсированных циклов, гетероатомов, величина молекулярной массы, уменьшается отношение Н/С. Термополиконденсация асфальтенов приводит сначала к образованию карбенов, затем карбоидов (см. Битумы нефтяные) и кокса. При термополиконденсации смол или висбрекинге гудронов происходит дегидрирование, дегидроциклизация и деалкилирование, вследствие чего образуются вторичные асфальтены, характеризующиеся высокой степенью ароматичности. В условиях мягкого гидрогенолиза асфальтены превращаются в смоло- и маслообразные вещества.
Асфальтены — остаточный продукт экстракции тяжёлых нефтяных остатков гексаном («горячий способ» Гольде). В промышленности такую экстракцию осуществляют жидким пропаном или бутаном (см. Деасфальтизация). Наличие в асфальтенах V и Ni, являющихся ядами катализаторов нефтепереработки, значительно ограничивает возможности получения моторных топлив на базе нефтяных остатков.
Асфальтены — вулканизующие агенты, ингибиторы коррозии и радикальных реакций, наполнители композиционных полимерных материалов, сырьё для получения V и Ni. В составе гудронов и битумов используются для создания дорожных покрытий, изготовления гидроизоляционных материалов, кровельных изделий и др.
Связанные понятия
Диметилбензо́лы или ксило́лы (от др.-греч. ξύλον «дерево») — углеводороды ароматического ряда, состоящие из бензольного кольца и двух метильных групп. Химическая формула — (СН3)2С6Н4. Ксилолы получают при коксовании угля или из нефти путём каталитического риформинга прямогонной бензиновой фракции. Применяются главным образом в качестве растворителей.
Асфальтены
Даже при очень низких концентрациях в «хороших» растворителях они все еще имеют склонность к образованию «наноагрегатов», структура и образование которых остаются в значительной степени неизвестными, несмотря на многочисленные исследования.
С точки зрения органической химии это большие молекулы, состоящие из полиароматических и гетероциклических ароматических колец с боковым разветвлением.
Асфальтены происходят из сложных молекул, обнаруженных в живых растениях и животных, которые были лишь частично разрушены действием температуры и давления в течение геологического времени.
Асфальтены несут основную массу неорганического компонента сырой нефти, включая серу и азот, а также металлы, такие как никель и ванадий.
Любая нефть содержат определенное количество асфальтенов.
Могут выполнять следующие функции:
Асфальтены вызывают мало проблем при эксплуатации, так как большинство асфальтовой нефти имеет стабильные асфальтены.
Обычно проблемы возникают только на выходе из-за смешивания или сильного нагрева.
Сырая нефть с нестабильными асфальтенами страдает от некоторых серьезных эксплуатационных проблем, большинство из которых связаны с загрязнением и влияют на клапаны, дроссели, фильтры и трубки.
Асфальтены становятся нестабильными, так как давление в скважине уменьшается, а объемная доля алифатических компонентов увеличивается.
Если алифатическая фракция нефти достигает порогового предела, то асфальтены начинают флоккулировать и осаждаться.
Это давление называется точкой флокуляции.
Асфальтены
Асфальте́ны — наиболее высокомолекулярные компоненты нефти. Твёрдые хрупкие вещества чёрного или бурого цвета; размягчаются в инертной атмосфере при 200—300 °С с переходом в пластичное состояние; плотность около 1,1 г/см 3 ; среднечисленная молекулярная масса 1000—5000, индекс полидисперсности 1,2—3,5. Растворим в бензоле, CS2, CHCl3, CCl4, не растворим в парафиновых углеводородах, спирте, эфире, ацетоне. Содержание асфальтенов в нефтях колеблется от 1 до 20%. Элементный состав (%): С (80—86), Н (7—9), О (2—10), S (0,5—9), N (до 2); в микроколичествах присутствуют V и Ni (суммарное содержание 0,01—0,2%), Fe, Ca, Mg, Cu и др. металлы, входящие в состав металлокомплексных соединений, например, металлопорфиринов.
В состав молекулы асфальтена входят фрагменты гетероциклических, алициклические, конденсированных углеводородов, состоящие из 5—8 циклов. Крупные фрагменты молекул связаны между собой мостиками, содержащими метиленовые группы и гетероатомы. Наиболее характерные заместители в циклах — алкилы с небольшим количеством углеродных атомов и функциональных группы, например, карбонильная, карбоксильная, меркаптогруппа. Асфальтены склонны к ассоциации с образованием надмолекулярных структур, представляющих собой стопку плоских молекул с расстоянием между ними около 0,40 нм. Определение молекулярной массы проводят обычно эбулиоскопически при повышенных температурах или низких концентрациях в нитробензоле.
Между асфальтенами, нефтяными смолами и нефтяными маслами существует генетическая связь. При переходе от масел к смолам и асфальтенам увеличивается количество конденсированных циклов, гетероатомов, величина молекулярной массы, уменьшается отношение Н/С. Термополиконденсация асфальтенов приводит сначала к образованию карбенов, затем карбоидов (см. Битумы нефтяные) и кокса. При термополиконденсации смол или висбрекинге гудронов происходит дегидрирование, дегидроциклизация и деалкилирование, вследствие чего образуются вторичные асфальтены, характеризующиеся высокой степенью ароматичности. В условиях мягкого гидрогенолиза асфальтены превращаются в смоло- и маслообразные вещества.
Асфальтены — остаточный продукт экстракции тяжёлых нефтяных остатков гексаном («горячий способ» Гольде). В промышленности такую экстракцию осуществляют жидким пропаном или бутаном (см. Деасфальтизация). Наличие в асфальтенах V и Ni, являющихся ядами катализаторов нефтепереработки, значительно ограничивает возможности получения моторных топлив на базе нефтяных остатков.
Асфальтены — вулканизующие агенты, ингибиторы коррозии и радикальных реакций, наполнители композиционных полимерных материалов, сырьё для получения V и Ni. В составе гудронов и битумов используются для создания дорожных покрытий, изготовления гидроизоляционных материалов, кровельных изделий и др.
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Асфальтены» в других словарях:
Асфальтены — см. Вещества асфальто смолистые. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978. Асфальтены … Геологическая энциклопедия
асфальтены — [от гр.] – твёрдые составные части битумов (асфальтов, нефтей в др.), от которых зависит их твёрдость, температурная устойчивость и вяжущие свойства; в свободном виде асфальтены – чёрные или бурые порошки, растворимые в сероуглероде или… … Словарь иностранных слов русского языка
асфальтены — Нелетучие компоненты сырой нефти и нефтепродукты с высокой молекулярной массой, содержащие остаток. Примечание Они имеют темный цвет и содержат диспропорционально высокое количество серы, азота и металлов во всем материале. Асфальтены, состоящие… … Справочник технического переводчика
Асфальтены — Асфальтены – дисперсная фаза битума; высококонденсированные вещества, твердые и хрупкие, в присутствии смол набухающие и растворяющиеся в маслах, обусловливающие вязкость битума, определяющие температуру размягчения битума, температурный… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Асфальтены — высокомолекулярные углеводороды, имеющие гроздевидную форму молекул, состоящие на 80. 89 % из углерода, до 8,5 % водорода, до 8,5 % серы, 3. 5 % кислорода, 1. 3 % азота и других элементов. Молекулярная масса до 6000. Асфальтены содержат… … Строительный словарь
Асфальтены — ► asphaltens Не растворимые в петролейном эфире, но растворимые в сероуглероде и хлороформе вещества, входящие в состав асфальтово смолистой части битумов. В свободном виде асфальтены представляют собой порошки черного или бурового цвета … Нефтегазовая микроэнциклопедия
асфальтены — asfaltenai statusas T sritis chemija apibrėžtis Didelės molekulinės masės nelakūs žalios naftos ir likutinių jos produktų komponentai. atitikmenys: angl. asphaltenes rus. асфальтены … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
АСФАЛЬТЕНЫ — наиболее высокомол. компоненты нефти. Твердые хрупкие в ва черного или бурого цвета; размягчаются в инертной атмосфере при 200 300 … Химическая энциклопедия
асфальтени — асфальтены àsphaltenes *Asphaltene – асфальто смолисті кисневі компоненти асфальтів, асфальтитів, нафт, бітумоїдів, розсіяної органічної речовини порід. Розчинні у хлороформі, чотирихлористому вуглеці, бензолі; осідають із розчинів при дії… … Гірничий енциклопедичний словник
Битум — (Asphalt) Определение битума, свойства битума, применение битума Информация об определении битума, свойства битума, применение битума Содержание Содержание 1. Свойства 2. Методы испытания и соответствующие виды классификаций Пенетрация… … Энциклопедия инвестора
Асфальтены, свойства и химический состав
Асфальтены, свойства и химический состав.
Асфальтены – аморфные твердые хрупкие вещества темно-бурого или черного цвета. Представляют собой углеводородные соединения. Являются компонентами нефтей и битумов.
Асфальтены:
Асфальтены – аморфные твердые хрупкие вещества темно-бурого или черного цвета.
Представляют собой углеводородные соединения.
При нагревании не плавятся, а переходят в пластическое состояние (
Асфальтены склонны к ассоциации с образованием надмолекулярных структур, представляющих собой стопку плоских молекул с расстоянием между ними около 0,40 нм, поэтому их молекулярная масса может существенно различаться от 1000 до 5000 г/моль.
Асфальтены являются компонентами нефтей и битумов. Содержание асфальтенов в нефтях колеблется от 1 до 20%. Нефтяные смолы, наряду с асфальтенами, также являются компонентами нефтей. От смол асфальтены отличаются большей – в 2-3 раза молекулярной массой.
Химический состав асфальтенов:
Асфальтены, как и смолы, содержат основную часть микроэлементов нефти, в т.ч. почти все металлы.
Ниже в таблице приводится элементный состав асфальтенов:
Состав тяжелых нефтей и структурные характеристики компонентов как факторы, влияющие на устойчивость нефтей к осаждению асфальтенов
По проблеме устойчивости нефтей к осаждению асфальтенов имеется большое количество публикаций, в одной из которых приведен целый ряд публикаций, посвященных влиянию на устойчивость изменения физических параметров состояния нефтяной системы и ее состава.
По проблеме устойчивости нефтей к осаждению асфальтенов имеется большое количество публикаций, в одной из которых приведен целый ряд публикаций, посвященных влиянию на устойчивость изменения физических параметров состояния нефтяной системы и ее состава.
Большое внимание уделяется методам тестирования устойчивости нефтей и стабильности асфальтенов.
Асфальтены могут находиться в стабильном состоянии в нефти как в молекулярной форме, так и в виде нескольких объединенных молекул, наноагрегатов (от восьми до десяти молекул) и кластеров.
Даже при образовании вязкоэластичной сетки из кластеров асфальтенов нефти могут сохранять устойчивость. Ранее нами начаты исследования по оценке устойчивости нефтей разновозрастных отложений к осаждению асфальтенов.
Целью данной работы является определение состава двух тяжелых нефтей и структурная характеристика компонентов для сопоставления их потенциальной склонности к осаждению асфальтенов.
Характеристика образцов нефтей
Использованы нефти Ашальчинского (Аш) и Мордово-Кармальского (М-К) месторождений Татарстана.
В таблице 1 приведены физико-химические свойства образцов этих нефтей и содержание в них компонентов. По плотности их можно отнести к тяжелым нефтям с высокой вязкостью.
Данные SARA-анализа используются для расчета фазовой устойчивости нефтей к осаждению асфальтенов по формуле:
ароматические углеводороды + смолы / насыщенные углеводороды + асфальтены
В ряде публикаций отмечается, что тенденция к осаждению асфальтенов зависит от соотношения содержания в нефтях смол и асфальтенов. По этому соотношению устойчивость тяжелой нефти М-К также выше (табл. 1).
Строение компонентов.
Для оценки содержания структурных групп в средней молекуле компонентов рассчитаны отношения значений оптической плотности в максимуме характеристических полос поглощения и реперной полосы поглощения 1600 см-1, характерной для колебаний ароматических С=С-связей.
В средней молекуле насыщенных углеводородов нефти М-К выше доля парафиновых структур (таблица 2).
В соответствии с данными таблицы 2, содержание алифатических цепей выше у асфальтенов М-К по сравнению с асфальтенами Аш.
В публикациях установлено, что боковые алифатические цепи в ароматических кольцах повышают стабильность агрегатов асфальтенов, так как после удаления алифатических боковых цепей агрегативная структура асфальтенов легче разлагается при нагревании.
Авторами сделано заключение, что размер, ароматичность и, соответственно, молекулярная масса асфальтеновых молекул являются важнейшими факторами, определяющими стабильность асфальтенов. Выделенная из асфальтенов фракция с самой высокой ароматичностью показала наиболее высокую склонность к флокуляции.
Заключение
Тестирование устойчивости двух тяжелых нефтей Аш и М-К к осаждению асфальтенов проведено на основе изучения компонентного состава нефтей и строения компонентов.
Полученные результаты свидетельствуют о более высокой устойчивости тяжелой нефти М-К к образованию отложений асфальтенов.
Устойчивость тяжелой нефти М-К, рассчитанная по данным SARA-анализа, выше, чем устойчивость тяжелой нефти Аш.
Особенностями строения асфальтенов М-К, полученного на основе ИК-спектроскопии, является низкая ароматичность полициклического ароматического ядра и его высокая замещенность алифатическими цепями.
Источник: Научный журнал «Вестник Казанского технологического университета»
Автор: Зайдуллин И., Петрова Л., Аббакумова Н., Фосс Т. (Вестник Казанского технологического университета)