Специфические взаимодействия и роль стерических эффектов при агрегации и осаждении асфальтенов

• Автор: Хвостиченко, Дарья Сергеевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 112 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРУКТУРЕ И СВОЙСТВАХ АСФАЛЬТЕНОВ.

1.1 Физикохимические свойства асфальтенов.

1.2 Молярная масса асфальтенов

1.3 Лгрегативныс свойства асфальтенов.

1.4 Взаимодействие между дефальтенами и водой.

1.5 Моделирование осаждения асфальтенов.

1.5.1 Модели объемнооднородной фазы

1.5.2 Модели агрегации асфальтенов

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ АСФАЛЬТЕНОВ

2.1 Выделение асфальтенов из нефтей.
2.2 Солюбилизация воды в статических условиях.
2.3 Инфракрасная спектроскопия
2.4 Определение точки начала осаждения асфальтенов при титровании алканом
2.5 Используемые вещества.
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ АСФАЛЬТЕНОВ
3.1 Характеризация асфальтенов
3.2 Растворимость воды в растворах асфальтенов в толуоле
3.3 Исследование связывания воды и асфальтенов в толуоле
Глава 4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АСФАЛЬТЕНСОДЕРЖАЩИХ ФЛЮИДОВ.
4.1 Модель объемнооднородной фазы для описания осаждения асфальтенов
4.2 Модель агрегации асфальтенов
4.3 Оценка параметров моделей.
4.3.1 Геометрические параметры компонентов
4.3.2 Энергии взаимообмена пар неасфальтеновых компонентов
4.4 Расчет начала осаждения асфальтенов и количества осадка по модели объемнооднородной фазы
4.4.1 Расчет начала осаждения и количества осадка для нефти Сс1.
4.4.2 Расчет количества осадка для нефти Ис1
4.5 Результаты расчета по модели агрегации
4.5.1 Кривые осаждения асфальтенов и количества осадка для нефти Сс1
4.5.2. Расчет количества осадка для нефти И1.
4.5.3. Влияние параметров модели агрегации на предсказанное колнчесгво осадка.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Задачей настоящей работы являлось экспериментальное исследование взаимодействий между асфальтенами и водой в органических растворителях и термодинамическое моделирование осаждения и агрегации асфальтенов. Глава 1. Смолистоасфальтсновая фракция нефти представляет собой сложную смесь высокомолекулярных соединений гибридной структуры. Резкой границы в составе и свойствах при переходе от тяжелых полициклнческих масляных фракций к более тяжелым смолистоасфальтсновым веществам не существует, поэтому разделение на группы компонентов, основанное на методе избирательного растворения, условно 3. Согласно определению, асфальтсны это фракция нефти, растворимая в ароматических углеводородах бензол, толуол, но нерастворимая в предельных углеводородах. Асфальтены растворяются в дисульфиде углерода, четыреххлористом углероде, пиридине. Для выделения асфальтенов из нефти используются различные органические растворители, например, петролейный эфир, нормальные и изомерные алканы x асфальтены нерастворимы в сжиженных нефтяных газах, таких как метан, этан, пропан, бутан. В частности, для деасфальтизации в промышленных масштабах используются жидкий пропан, бутан и бензин 1, 3, . Поскольку выделение асфальтенов из сложных многокомпонентных нефтяных систем основано только на растворимости, на выход асфальтенов существенное влияние оказывают условия разделения. Основную роль играют используемый осадитель и его количество, длительность его контакта с нефтью, температура разделения. Известно, что при уменьшении длины цепи налкана количество выделенного асфальтена увеличивается. Структурногрупповой состав и физикохимические свойства полученной асфальтеновой фракции также зависят от процедуры осаждения 1,3, . Выделенные из нефти асфальтены представляют собой аморфные хрупкие твердые вещества без определенной температуры плавления, имеющие цвет от темнокоричневого до черного. В монографии 1 приведены данные об элементном составе различных асфальтенов, а также о некоторых особенностях структуры асфальтеновых молекул. Углеродноводородный состав асфальтенов, выделенных из различных нефтей, приблизительно одинаков соотношение НС лежит в области 1. ОС, С и С составили 0. Типы функциональных групп, встречающихся в асфальтенах, приведены в табл. Помимо перечисленных элементов в асфальтенах также содержатся ванадий и никель, входящие в состав порфириновых фрагментов 1. Таблица 1. Являясь тяжелой фракцией нефти, асфальтены содержат большое число разных компонентов, гго затрудняет определение присутствующих молекулярных структур. Характеризация свойств асфальтенов как правило проводится с использованием усредненных структурных параметров молекул асфальтеновой фракции. Для более подробного изучения свойств асфальтенов применяется их разделение на узкие фракции методами дробного осаждения, избирательного растворения и гельхроматографин. Например, можно выделить составляющие фракции основного, кислого и нейтрального характера . Такие исследования подчеркивают тот факт, что молекулы, составляющие асфальтеновую фракцию, могут заметно отличаться друг от друга по свойствам. Исследования структуры асфальтенов проводились при помощи множества различных методов, как физических, так и химических. Детальное определение структуры асфальтенов является весьма сложной задачей. В настоящее время наиболее широко применяемыми методами являются ПМР, С ЯМР и элементный анализ , , , , , анализ продуктов пиролиза асфальтенов , , анализ продуктов окисления асфальтенов, катализируемого ионом рутения , , а также флуоресцентная спектроскопия , . Интерпретация результатов, полученных с использованием упомянутых выше методов исследования, часто затруднена, поскольку асфальтеновая фракция включает большое число близких по структуре молекул. Массспектромстрия не входит в число наиболее широко используемых методов исследования асфальтенов, поскольку существует ряд сложностей при анализе асфальтенов данным методом 2, . Распространенным ранее методом исследования асфальтенов являлась инфракрасная спектроскопия, однако в настоящее время она имеет лишь ограниченное применение.