ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Содержание смолисто-асфальтеновых веществ из "Химия нефти" Основные составные части нефти — масла, смолы и асфальтены. Смолисто-асфальтеновые вещества — это сложная смесь, высокомолекулярных соединений темного цвета, присутствующих в нефтях и нефтепродуктах в растворенном состоянии или в виде коллоидных систем. Их содержание в нефтях колеблется в очень широких пределах — от нескольких десятых долей процента до десятков процентов. Все сернистые и высокосернистые нефти одновременно являются высокосмолистыми с высоким содержанием асфальтенов. [c.106] К смолисто-асфальтеновым веществам относят смолы, асфальтены, карбены, карбоиды, асфальтогеновые кислоты и нх ангидриды. Из них в нефти и ее фракциях в наибольших количествах содержатся смолы и асфальтены. При этом обычно смол содержится больше, чем асфальтенов. В некоторых нефтях асфальтены вообще отсутствуют. Так, в сураханской нефти Азербайджана, содержащей 4,0% смол, асфальтены отсутствуют, в самотлорской нефти Западной Сибири содержание смол и асфальтенов составляет соответственно 10,0 и 1,36%. в кохановской нефти Украины — 27,1 и 17,3%, в природном битуме, добытом естественным притоком из битуминозной породы Горского месторождения Татарии,— 17,7 и 18,8%. [c.106] Смолы и асфальтены определяют ингибирующую активность нефтей, так как они являются природными антиокислителями,, проявляющими свойства ингибиторов цепных радикальных процессов. С этим связывают тот факт, что чем древнее нефть (чем больше ее геологический возраст), тем она меньше содержит смолисто-асфальтеновых веществ. Наиболее богаты смоли-сто-асфальтеновыми веществами молодые нефти с высоким содержанием ароматических углеводородов. [c.106] В зависимости от содержания смолисто-асфальтеновых веществ различают обычные нефти, высоковязкие нефти и природные битумы. В обычных нефтях содержание смолисто-асфальтеновых веществ достигает 25 %, в высоковязких — 25— 35%. Обычные нефти по содержанию смолисто-асфальтеновых веществ можно разделить на три группы малосмолистые — до 5%. смолистые — от 5 до 15%, высокосмолистые — выше 15%. Выделяют следующие классы природных битумов мальты — содержание смолисто-асфальтеновых веществ 35—60 %, ас-фальты — 60—75 %, асфальтиты — выше 75 %, кериты — выше 90%. [c.106] В сырых нефтях карбены и карбоиды практически отсутствуют. Однако известно, что содержание карбенов в некоторых итальянских нефтях достигает 1,0%. Карбены образуются при окислении асфальтенов. Карбены растворяются в пиридине и сероуглероде, а карбоиды практически ни в чем не растворимы. [c.106] Карбены и карбоиды внешне напоминают асфальтены, но от- личаются от них более темной окраской и большим содержанием кислорода. [c.107] Асфальтогеновые кислоты и их ангидриды — это смолоподобные вешества, растворимые в щелочи, спирте, бензоле и хлороформе. Плотность их 1000 кг/м . Радикалы асфальто-геновых кислот принадлежат к насыщенному, нафтено-арома-тическому и ароматическому типу и мало отличаются по структуре от радикалов нефтяных кислот, выделенных из высококипящих фракций нефти. В молекуле асфальтогеповсй кислоты есть сера, гидроксильная группа. Асфальтогеновые кислоты по физико-химическим свойствам отличаются от нафтеновых, которые являются представителями низкомолекулярных нефтяных кислот. При термическом воздействии до 120 °С асфальтогеновые кислоты переходят в ангидриды и далее в вешества, не реагирующие со щелочами. Содержание асфальтогеновых кислот и их ангидридов в нефтях невелико. В больших количествах они встречаются в природных битумах (асфальтах), где содержание кислот доходит до 7, а ангидридов до 4 %. Природный битум (мальта) Ашальчинского месторождения Татарии, окисленный при 160 °С кислородом воздуха, содержит 22,8 % асфальтогеновых кислот, 24,5 % карбенов и карбоидов, 20,0% асфальтенов, 20,2% смол (по массе). [c.107] При деасфальтизации нефтепродукта вместе с асфальтенами осаждаются и асфальтогеновые кислоты, которые при необходимости можно выделить обработкой 96 %-м этиловым спиртом при нагревании. [c.107] В смолисто-асфальтеновых веществах сконцентрированы металлы и металлопорфирины, а также большая часть кислорода, азота и значительная часть серы. Содержание ванадия в нефтях приведено в табл. 3.15. [c.107] Смолисто-асфальтеновые вещества при фракциоппровании нефти концентрируются в основном в тяжелых остаточных фракциях. [c.108] Содержание смолисто-асфальтеновых веществ вызывает ряд сложностей при разработке, добыче, подготовке, транспорте и переработке нефти. При разработке нефтяных месторождений они закупоривают призабойную зону продуктивного пласта. При добыче смолисто-асфальтеновые отложения вместе с парафином забивают скважину. При подготовке смолисто-асфальтеновые компоненты, являясь гидрофобными поверхностно-активными веществами, определяют стойкость эмульсии типа вода в нефти . Транспорт нефти с высоким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ связан с повышенными энергозатратами. При переработке из-за них происходит закоксовывание трубчатых печей, катализаторов. Однако смолисто-асфальтено-вые вещества — необходимые компоненты сырья таких процессов нефтепереработки, как получение кокса и биту.ма. Некоторые процессы нефтепереработки можно интенсифицировать целенаправленно воздействуя на надмолекулярные структуры, основными компонентами которых являются смолисто-асфаль-теновые вещества. [c.108] Смолы хорошо растворяются в легком бензине, нефтяных маслах, а также бензоле, эфире и хлороформе. Смолы, выделенные из дистиллятов нефти, имеют жидкую и полужидкую консистенцию выделенные же из гудронов представляют собой почти твердые, но обладающие значительной пластичностью вещества (с молекулярной массой от 450 до 1500). Относительная плотность смол — от 0,99 до 1,08. Содержание гетероатомов (О, S, N) колеблется от 3 до 12 7о. [c.108] 68 N 0,58—3,18 5 0,69—4,27 О 1,30—7,59. При этом 27—46 % углерода сосредоточено в ароматических структурах молекул смол. Большинство алифатических цепей молекул смол имеет линейный или слаборазветвленный характер. [c.109] В моторных топливах содержатся соединения, способные к смолообразованию. Для этих топлив определяют так называемые фактические смолы, т. е. смолистые вещества, образующиеся за период анализа (испарение навески исходного топлива в струе воздуха или водяного пара). Содержание фактических смол при хранении моторного топлива может увеличиваться. Поэтому для бензинов содержание фактических смол на месте ироизводства и на месте потребления нормируют. Так, бензин марки А-76 на месте производства может содержать фактических смол не более 5 мг на 100 мл, а на месте потребления — не более 10 мг на 100 мл. Для дизельных топлив установленная норма составляет 30—60 мг на 100 мл, для авиационных бензинов 2—4 мг на 100 мл. [c.109] Асфальтены по современным представлениям — это остатки непревратившегося в нефть керогена. Кероген (нефтематеринская порода) — продукт превращения органических молекул в осадочных породах. [c.109] Вследствие процессов термолиза, термокатализа и биодеградации первоначальный состав нефтей изменяется. На формирование химического состава нефтей наибольшее влияние оказывает процесс биодеградации (окислительное воздействие на нефть микроорганизмов). Асфальтены — это та составная часть нефти, которая мало подвержена процессу биодеградации. Подвергая асфальтены. мягкому пиролизу (300 °С) и анализируя выделяющиеся углеводороды, можно восстановить первоначальный химический состав исходной нефти. [c.109] Асфальтены — весьма сложные высокомолекулярные, высо-коконденсированные гетероорганические соединения нефти они представляют собой блестящие хрупкие неплавкие твердые аморфные порошкообразные вещества черно-коричневого цвета. Относительная плотность их выше 1. Средние молекулярные массы асфальтенов могут достигать 5000—6000. Более высокие значения молекулярных масс являются следствием ассоциации молекул асфальтенов. [c.109] Асфальтены существенно влияют на вязкость нефтей. Нефти с содержанием асфальтенов более 4—5 % могут проявлять свойства неньютоновских жидкостей. Например, неньютоновское течение калифорнийской нефти, содержащей 21 % асфальтенов, наиболее ярко проявляется при 25 °С. Повышение температуры приводит к разрушению асфальтеновых мицелл (надмолекулярных структур) и тем самым к проявлению нефтями ньютоновского течения. [c.109] Например, асфальтены нефтей морских месторождений Азербайджана, выделенные петролейным эфиром, имеют следующий массовый состав, % С 81,8—83,4 Н 8,8—9,08 О 5,17— 7,9 S 0,4—0,92 N 0,68—1,71. Средняя молекулярная масса этих асфальтенов, определенная методом криоскопии, равна 840—980. [c.110] При температурах 200—300 °С асфальтены переходят в вязкое пластическое состояние, а при 290—300 °С начинают разлагаться (вспучиваться) с выделением жидких углеводородов (- 20%), газа и нерастворимого в обычных растворителях твердого коксового остатка (70 %). [c.110] Вернуться к основной статье