Асфальтен - Asphaltene

Асфальтены молекулярные вещества, которые содержатся в сырая нефть, вместе с смолы, ароматические углеводороды, и насыщенные (то есть насыщенные углеводороды, такие как алканы ).[1][2] Слово «асфальтены» было придумано Буссинго в 1837 году, когда он заметил, что дистилляция остаток некоторых битум имел асфальт -подобные свойства. Асфальтены в виде асфальт или битумные изделия из нефтеперерабатывающие заводы используются в качестве материала для мощения дорог, черепицы для крыш и гидроизоляционных покрытий на фундаментах зданий.

Пример возможной структуры молекулы асфальтена.

Сочинение

Асфальтены состоят в основном из углерод, водород, азот, кислород, и сера, а также следовые количества ванадий и никель. Отношение C: H составляет приблизительно 1: 1,2, в зависимости от источника асфальтенов. Асфальтены оперативно определяются как n-гептан (C
7ЧАС
16) -нерастворимый, толуол (C
6ЧАС
5CH
3) -растворимый компонент углеродистый материал, такой как сырая нефть, битум, или же каменный уголь. Было показано, что асфальтены имеют распределение молекулярные массы в пределах 400 ты до 1500 ед., но средние и максимальные значения определить сложно из-за агрегации молекул в растворе.[3]

Анализ

Молекулярную структуру асфальтенов трудно определить, потому что молекулы имеют тенденцию слипаться в растворе.[4] Эти материалы представляют собой чрезвычайно сложные смеси, содержащие сотни или даже тысячи отдельных химических соединений. Асфальтены не имеют определенной химической формулы: отдельные молекулы могут различаться по количеству атомов, содержащихся в структуре, а средняя химическая формула может зависеть от источника. Хотя они были подвергнуты современным аналитическим методам, в том числе хорошо известным САРА анализ Метод TLC-FID SARA, масс-спектрометрии, электронный парамагнитный резонанс и ядерный магнитный резонанс, точные молекулярные структуры определить сложно. Учитывая это ограничение, асфальтены состоят в основном из полиароматических углеродных кольцевых звеньев с кислород, азот, и сера гетероатомы, в сочетании со следовыми количествами тяжелых металлов, особенно хелатных ванадия и никеля, и алифатических боковых цепей различной длины.[5] Многие асфальтены из сырой нефти по всему миру содержат похожие кольцевые звенья, а также полярные и неполярные группы, которые связаны друг с другом, образуя очень разнообразные большие молекулы.[6][7]

Асфальтены после нагрева[8] подразделяются на: нелетучие (гетероциклические соединения азота и серы) и летучие (парафин + олефины, бензолы, нафталины, фенантрены и некоторые другие). Speight[9] сообщает в упрощенном виде разделение нефти на следующие шесть основных фракций: летучие насыщенные углеводороды, летучие ароматические углеводороды, нелетучие насыщенные углеводороды, нелетучие ароматические углеводороды, смолы и асфальтены. Он также сообщает о произвольно определенных физических границах нефти, используя число углерода и температуру кипения.

Геохимия

Асфальтены сегодня широко известны как дисперсные химически измененные фрагменты кероген, который мигрировал из материнская порода для масла, во время масла катагенез. Считалось, что асфальтены удерживаются в растворе в масле смолами (аналогичная структура и химический состав, но меньшего размера), но недавние данные показывают, что это неверно. Действительно, недавно было высказано предположение, что асфальтены суспендированы наноколлоидами в сырой нефти и в растворах толуола достаточных концентраций. В любом случае, для жидкостей с низким поверхностным натяжением, таких как алканы и толуол, поверхностно-активные вещества не являются необходимыми для поддержания наноколлоидных суспензий асфальтенов.

Отношение никеля к ванадию в асфальтенах отражает pH и Эх условия палео-осадочной среды нефтематеринской породы (Lewan, 1980; 1984), и поэтому это соотношение используется в нефтяной промышленности для корреляции нефть-нефть и для идентификации потенциальных нефтематеринских пород для нефти (нефть исследование).

Вхождение

Тяжелые масла, нефтеносные пески, битум и биодеградированные масла (поскольку бактерии не могут ассимилировать асфальтены, но легко потребляют насыщенные углеводороды и некоторые изомеры ароматических углеводородов - контролируемые ферментами) содержат гораздо более высокие пропорции асфальтенов, чем средне-API масла или легкие масла. Конденсаты практически не содержат асфальтенов.

Измерение

Поскольку соотношение электронных спинов на грамм постоянно для определенного вида асфальтенов. [10] тогда количество асфальтенов в нефти может быть определено путем измерения ее парамагнитной характеристики (ЭПР). Измерение характеристики EPR нефти на устье скважины по мере ее добычи дает прямое указание на то, изменяется ли количество асфальтенов (например, из-за осаждения или оседания в колонне ниже).[11]

Кроме того, агрегацию, осаждение или отложение асфальтенов иногда можно предсказать с помощью моделирования. [12][13] или машинное обучение[14] методы и могут быть измерены в лаборатории с использованием методов визуализации или фильтрации.

Проблемы производства

Асфальтены придают сырой нефти высокую вязкость, негативно влияя на добычу, а также переменная концентрация асфальтенов в сырой нефти в отдельных коллекторах создает множество производственных проблем.

Загрязнение теплообменника

Известно, что асфальтены являются одной из основных причин загрязнения теплообменников линии предварительного нагрева дистилляции сырой нефти. Они присутствуют в мицеллах сырой нефти, которые могут разрушаться в результате реакции с парафинами при высокой температуре. После удаления защитной мицеллы полярные асфальтены агломерируются и транспортируются к стенкам пробирки, где они могут прилипать и образовывать слой загрязнения.

Удаление асфальтенов

Химические обработки для удаления асфальтенов включают:

  1. Растворители
  2. Диспергаторы / растворители
  3. Нефть / диспергаторы / растворители

Подход диспергатор / растворитель используется для удаления асфальтенов из минералов пласта. Для предотвращения отложения асфальтенов в насосно-компрессорных трубах может потребоваться непрерывная обработка. Периодическая обработка обычна для оборудования осушения и днища резервуаров. Существуют также ингибиторы осаждения асфальтенов, которые можно использовать при непрерывной обработке или отжиме.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Mullins, O.C. et al. (ред.) (2007) Асфальтены, тяжелые нефти и нефтегазовая промышленность, Спрингер, Нью-Йорк.
  2. ^ Асфальтен. uic.edu
  3. ^ Подгорский Д.С. (2013). «Состав тяжелой нефти. 5. Состав и структурный континуум нефти выявлен». Энергия и топливо. 27 (3): 1268–1276. Дои:10.1021 / ef301737f.
  4. ^ Маккенна, А. М. (2013). «Состав тяжелой нефти. 3. Агрегация асфальтенов». Энергия и топливо. 27 (3): 1246–1256. Дои:10.1021 / ef3018578.
  5. ^ Асоманинг, С. (1997). Загрязнение теплообменника нефтяными асфальтенами. Кандидат наук. Диссертация, Университет Британской Колумбии
  6. ^ Г.А. Мансури, (2009). Int. J. Нефть, газ и угольные технологии 2 141.
  7. ^ Руэда-Веласкес, Р. И. (2013). «Характеристика строительных блоков из асфальтенов по растрескиванию в благоприятных условиях гидрирования». Энергия и топливо. 27 (4): 1817–1829. Дои:10.1021 / ef301521q.
  8. ^ J.H. Пачеко-Санчес и Г.А. Мансури, (2013) Revista Mexicana de Física 59, 584-593.
  9. ^ J.G. Speight, (1994). в книге Asphaltenes and Asphalts, 1, Developments in Petroleum Science, 40 под редакцией Йена Т. Ф. и Г. В. Чилингаряна (Elsevier Science, Нью-Йорк). Раздел: Химические и физические исследования нефтяных асфальтенов
  10. ^ Yen, T.G .; Erdman, J.G .; Сарасено, А.Дж. (1962). «Исследование природы свободных радикалов в нефтяных асфальтенах и родственных им веществах методом электронного спинового резонанса». Аналитическая химия. 34: 694–700. Дои:10.1021 / ac60186a034.
  11. ^ Abdallah, D .; Punnapalla, S .; Kulbrandstad, O .; Годой, М .; Madem, S .; Бабахани, А .; Ловелл, Дж. (2018). Исследования асфальтенов на прибрежных месторождениях Абу-Даби, Часть IV: Разработка поверхностного датчика. SPE ATCE. SPE-191676. Даллас. Дои:10.2118 / 191676-MS.
  12. ^ Ян, З .; Ma, C. -F .; Lin, X. -S .; Yang, J. -T .; Го, Т. -М. (1999). «Экспериментальные и модельные исследования осаждения асфальтенов в дегазированных и газонагнетательных пластовых нефтях». Равновесия жидкой фазы. 157: 143–158. Дои:10.1016 / S0378-3812 (99) 00004-7.
  13. ^ Lei, H .; Pingping, S .; Ying, J .; Jigen, Y .; Shi, L .; Айфанг, Б. (2010). «Прогноз осаждения асфальтенов при CO2 инъекция ". Разведка и разработка нефти. 37 (3): 349. Дои:10.1016 / S1876-3804 (10) 60038-9.
  14. ^ Rasuli Nokandeh, N .; Хишванд, М .; Насери, А. (2012). «Подход с использованием искусственной нейронной сети для прогнозирования результатов испытаний отложения асфальтенов». Равновесия жидкой фазы. 329: 32–41. Дои:10.1016 / j.fluid.2012.06.001.
  15. ^ Понимание проблем парафинов и асфальтенов в нефтяных и газовых скважинах В архиве 3 августа 2008 г. Wayback Machine, Совет по трансферу нефтяных технологий, Южный регион Мидконтинента, 16 июля 2003 г. Семинар в Смаковере, Арканзас, в Музее природных ресурсов Арканзаса.

внешняя ссылка