Определение содержания смолисто-асфальтеновых веществ в нефти

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.

К смолисто-асфальтеновым веществам относят смолы, ас­фальтены, карбены, карбоиды, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды. Из них в нефти и ее фракциях в наибольших количествах содержатся смолы и асфальтены. При этом обычно смол содержится больше, чем асфальтенов.

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 нефти смолисто-асфальтеновые компоненты, являясь гидрофобными поверхностно-активными веществами, придают устойчивость водонефтяным эмульсиям. Повышенное их содержание приводит к необходимости использования в процессе обезвоживания нефти более высоких температур и более дорогих реагентов-деэмульгаторов. Транспорт нефти с высоким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ связан с повышенными энергозатратами. При переработке из-за них происходит закоксовывание трубчатых печей, катализаторов. Однако смолисто-асфальтеновые вещества являются необходимыми компонентами сырья таких процессов нефтепереработки, как получение кокса и битума. Некоторые процессы нефтепереработки можно интенсифицировать, целенаправленно воздействуя на надмолекулярные структуры, основными компонентами которых являются смолисто-асфальтеновые вещества.

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.

В целом, асфальтены представляют собой конденсированные ароматические структуры с относительно небольшой долей алкановых цепей (рис. 10). Это полярные соединения, практически нерастворимые в неполярных углеводородах. Асфальтены растворяются в бензоле, толуоле, пиридине, сероуглероде, четыреххлористом углероде.

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).

Смолы (рис. 11) имеют меньшую долю ароматических соединений и большую - алкановых. Они занимают промежуточное положение по растворимости и растворяются как в полярных, так и в неполярных растворителях. Смолы хорошо растворяются в легком бензине, нефтяных маслах, а также бензоле, эфире и хлороформе.

Рисунок 10 - Модельная структура молекулы асфальтенов [11]

Рисунок 11 - Модельная структура молекулы смолистых соединений нефти [12]