Смолисто-Асфальтеновые Вещества

 

Cмолисто-асфальтеновые вещества (САВ) – это сложная многокомпонентная смесь высокомолекулярных гетероатомных соединений, в составе которых одновременно присутствуют такие элементы, как: углерод, водород, сера, кислород, азот и металлы (в основном, ванадий, никель, железо и молибден).

 

САВ преимущественно сосредотачиваются в тяжелых нефтяных остатках, таких как гудроны, полугудроны, мазуты, битумы, крекинг-остатки и др. Суммарное содержание смолисто-асфальтеновых веществ в сырой нефти колеблется от десятых долей до 45%, а в тяжелых нефтяных остатках достигает 70%.

Говоря о САВ обычно подразумевают смолы и асфальтены, однако в тяжелых остатках термодеструктивных процессов образуются также карбены и карбоиды. Обычно при исследовании состава нефтяных остатков используют сольвентный метод Ричардсона, разделяя компоненты на 4 класса в соответствии с их растворимостью в органических растворителях:

 

КлассХарактеристика©PetroDigest.ru
Масла и смолы Растворимы в слабых (низкомолекулярных) растворителях, таких как изооктан и петролейный эфир.
Асфальтены
Нерастворимы с алканах С5 - С8. Растворимы бензоле, толуоле, четыреххлористом углероде.
Карбены
Нерастворимы в бензоле, толуоле, четыреххлористом углероде. Растворимы в сероуглероде и хинолине.
Карбоиды
Нерастворимы ни в каких растворителях.

 


Смолы


 

Смолы представляют собой твердые аморфные вещества, либо малоподвижные жидкости, от темно-коричневого до черного цвета. В структуре смол присутствует полициклическая конденсированная система, состоящая из 4 - 5-ти колец, 1 - 3-х метильных групп и 1-го длинного алкильного заместителя. Кроме того, обязательным условием является наличие гетероатомов.

 

Структурная формула смол Сергиенко Структурная формула смол, предложенная С.Р. Сергиенко
 

 


Асфальтены


 

Асфальтены – также аморфные твердые тела от темно-бурого до черного цвета, но обладающие кристаллоподобной структурой. В тяжелых нефтяных остатках асфальтены находятся в виде коллоидных частиц. При нагревании до 300 °С наблюдается переход в пластическое состояние, а при более высоких температурах – разложение с образованием газообразных и жидких продуктов, а также твердого остатка – кокса.

Структура асфальтенов представляет собой полициклические, сильно конденсированные, по большей части ароматические системы, соединенные с пяти- и шестичленными гетероциклами. Молекулы состоят из 4 – 5-ти фрагментов, которые в свою очередь содержат несколько ароматических колец.

В результате смолы и асфальтены в наибольшей степени различаются по следующим параметрам:

  • молекулярная масса
  • массовое соотношение С:Н
  • мольное соотношение Н:С
  • растворимость в низкомолекулярных алканах
  • rонцентрация парамагнитных центров
  • степень ароматичности числа конденсированных колец

Соотношение смол к асфальтенах в нефтях и тяжелых нефтяных остатках прямой перегонки составляет (7 – 9):1, а в битумах (1 – 7):1.

 


Карбены


 

Карбены - труднорастворимые линейные полимеры, где в качестве мономеров выступают асфальтеновые молекулы. Молекулярная масса карбенов составляет порядка 100 - 185 тыс.

 


Карбоиды


 

Карбоиды - сшитые трехмерные полимеры (кристаллиты). Вследствие такой структуры карбоиды не растворяются ни в одном из известных органических растворителей.