Asfalten - Asphaltene

Asfaltenler , reçineler , aromatik hidrokarbonlar ve doymuş maddeler (yani alkanlar gibi doymuş hidrokarbonlar ) ile birlikte ham petrolde bulunan moleküler maddelerdir . "Asfalten" kelimesi Boussingault tarafından 1837'de bazı bitümlerin damıtma kalıntılarının asfalt benzeri özelliklere sahip olduğunu fark ettiğinde ortaya çıktı . Şeklinde asfaltenler asfalt ya da zift ürünleri petrol rafinerileri bina temellerinin yollarda malzemeler, çatılar için zona ve su geçirmez kaplamaları kaplama olarak kullanılır.

Bir asfalten molekülü için olası yapı örneği.

Kompozisyon

Asfaltenler temel olarak karbon , hidrojen , nitrojen , oksijen ve kükürtün yanı sıra eser miktarda vanadyum ve nikelden oluşur . C:H oranı, asfalten kaynağına bağlı olarak yaklaşık 1:1.2'dir. Asfaltenler operasyonel olarak n- heptan ( C
7H
16)-çözünmez, toluen ( C
6H
5CH
3)-ham petrol, bitüm veya kömür gibi karbonlu bir malzemenin çözünür bileşeni . Asfaltenlerin 400 u ila 1500 u aralığında moleküler kütle dağılımına sahip oldukları gösterilmiştir , ancak çözeltideki moleküllerin agregasyonu nedeniyle ortalama ve maksimum değerleri belirlemek zordur.

analiz

Asfaltenlerin moleküler yapısını belirlemek zordur çünkü moleküller çözelti içinde birbirine yapışma eğilimindedir. Bu malzemeler, yüzlerce hatta binlerce ayrı kimyasal tür içeren son derece karmaşık karışımlardır. Asfaltenlerin belirli bir kimyasal formülü yoktur: tek tek moleküllerin yapısında bulunan atomların sayısı değişebilir ve ortalama kimyasal formül kaynağa bağlı olabilir. TLC-FID SARA Metodu ile iyi bilinen SARA analizi , kütle spektrometrisi , elektron paramanyetik rezonans ve nükleer manyetik rezonans dahil olmak üzere modern analitik yöntemlere tabi tutulmuş olmalarına rağmen , kesin moleküler yapıları belirlemek zordur. Bu sınırlama göz önüne alındığında, asfaltenler esas olarak oksijen , nitrojen ve kükürt heteroatomlarına sahip poliaromatik karbon halka birimlerinden , eser miktarda ağır metaller, özellikle şelatlı vanadyum ve nikel ve çeşitli uzunluklarda alifatik yan zincirlerden oluşur. Dünyanın her yerindeki ham petrollerden elde edilen birçok asfalten, benzer halka birimlerinin yanı sıra son derece çeşitli büyük moleküller oluşturmak üzere birbirine bağlanan polar ve polar olmayan gruplar içerir.

Isıtmadan sonra asfalt, şu şekilde alt bölümlere ayrılmıştır: Uçucu olmayan (heterosiklik N ve S türleri) ve uçucu (parafin + olefinler, benzenler, naftalenler, fenantrenler, diğerleri). Speight, petrolün aşağıdaki altı ana fraksiyona ayrılmasının basitleştirilmiş bir temsilini rapor eder: uçucu doygunluklar, uçucu aromatikler, uçucu olmayan doygunluklar, uçucu olmayan aromatikler, reçineler ve asfaltenler. Ayrıca, karbon sayısı ve kaynama noktası kullanarak petrol için keyfi olarak tanımlanmış fiziksel sınırları da bildiriyor.

Jeokimya

Asfaltenler, günümüzde yaygın olarak , petrol katagenezi sırasında petrol için kaynak kayadan göç eden, dağılmış, kimyasal olarak değiştirilmiş kerojen parçaları olarak kabul edilmektedir . Asfaltenlerin reçineler tarafından yağ içinde çözelti içinde tutulduğu düşünülüyordu (benzer yapı ve kimya, ancak daha küçük), ancak son veriler bunun yanlış olduğunu gösteriyor. Aslında, yakın zamanda asfaltenlerin ham petrolde ve yeterli konsantrasyonlardaki toluen çözeltilerinde nanokolloidal olarak süspanse edildiği öne sürülmüştür. Her durumda, alkanlar ve toluen gibi düşük yüzey gerilimli sıvılar için, asfaltenlerin nanokolloidal süspansiyonlarını sürdürmek için yüzey aktif maddeler gerekli değildir.

Asfaltenlerin nikel-vanadyum oranı, petrol için kaynak kayanın paleo-çökelme ortamının pH ve Eh koşullarını yansıtır (Lewan, 1980; 1984) ve bu nedenle, bu oran petrol endüstrisinde petrol-petrol için kullanılmaktadır. korelasyon ve petrol için potansiyel kaynak kayaların belirlenmesi (petrol arama).

oluşum

Ağır yağlar, petrol kumları , bitüm ve biyolojik olarak parçalanmış yağlar (bakteriler asfaltenleri özümseyemedikleri, ancak doymuş hidrokarbonları ve belirli aromatik hidrokarbon izomerlerini - enzimatik olarak kontrol edilen) kolayca tükettikleri için, orta API yağlarına veya hafif yağlara göre çok daha yüksek oranlarda asfalten içerir . Kondensatlar neredeyse asfaltenlerden yoksundur.

Ölçüm

Belirli bir asfalten türü için gram başına elektron dönüşlerinin oranı sabit olduğundan, bir yağdaki asfalten miktarı, paramanyetik imzası (EPR) ölçülerek belirlenebilir. Petrol üretilirken kuyu başındaki yağın EPR imzasının ölçülmesi, asfalten miktarının değişip değişmediğine dair doğrudan bir gösterge verir (örn.

Ek olarak, asfalten agregasyonu, çökelme veya çökelme bazen modelleme veya makine öğrenimi yöntemleriyle tahmin edilebilir ve laboratuvarda görüntüleme yöntemleri veya filtrasyon kullanılarak ölçülebilir.

Üretim sorunları

Asfaltenler, ham petrollere yüksek viskozite vererek üretimi olumsuz etkiler. Ayrıca, bireysel rezervuarlardaki ham petrollerdeki değişken asfalten konsantrasyonu, sayısız üretim sorunu yaratır.

Isı eşanjörü kirlenmesi

Asfaltenlerin, ham petrol damıtma ön ısıtma hattının ısı eşanjörlerinde kirlenmenin en büyük nedenlerinden biri olduğu bilinmektedir. Yüksek sıcaklıkta parafinlerle reaksiyona girerek parçalanabilen ham petroldeki miseller içinde bulunurlar. Koruyucu misel çıkarıldıktan sonra polar asfaltenler topaklanır ve yapışabilecekleri ve tıkayıcı bir tabaka oluşturabilecekleri tüp duvarlarına taşınır.

Asfalten temizleme

Asfaltenin çıkarılması için kimyasal işlemler şunları içerir:

  1. çözücüler
  2. Dağıtıcılar/çözücüler
  3. Yağ/dağıtıcılar/çözücüler

Asfaltenleri formasyon minerallerinden uzaklaştırmak için dağıtıcı/çözücü yaklaşımı kullanılır. Boruda asfalten birikmesini önlemek için sürekli işlem gerekebilir. Dehidrasyon ekipmanı ve tank dipleri için toplu işlemler yaygındır. Sürekli işleme veya sıkıştırma işlemleriyle kullanılabilen asfalten çökeltme inhibitörleri de vardır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar