Файл в формате PPT (13,9 МB)

Лекционный курс
«Физические основы
нанотехнологий и их
применение в
нефтегазовой отрасли»
Часть 3. Фазовые превращения асфальтенов
и нефтегазовые нанотехнологии
Тема
Дополнительные сведения
об асфальтенах природных нефтей.
АСФАЛЬТЕНЫ –
основные
компоненты нефти,
склонные
к самоорганизации.
ЧТО ТАКОЕ АСФАЛЬТЕНЫ ?
1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПО СПОСОБУ ВЫДЕЛЕНИЯ
ИЗ НЕФТИ
SARA - анализ нефти
НЕФТЬ
разбавление н-алканами
С5 , С7 , С9 ….
раствор
Мальтены
осадок
разделение в хроматографе
с помощью растворителей :
Насыщенные Ароматические
УВ
УВ
Смолы
Асфальтены
ОБРАЗОВАНИЕ ОСАДКОВ АСФАЛЬТЕНОВ
В РАСТВОРЕ
СУХИЕ ОСАДКИ АСФАЛЬТЕНОВ
n-C5 (пентановые)
асфальтены
n-C7 (гептановые)
асфальтены
( увеличение в 15 раз )
ЧТО ТАКОЕ АСФАЛЬТЕНЫ ?
2.
АНАЛИЗ СОСТАВА
ФРАКЦИИ АСФАЛЬТЕНОВ
Содержание
ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Молекулярный вес
ПЕТРОЛЕОМИКА (Petroleomics)
Масс – спектр
асфальтенов
МАЛОУГЛОВОЕ РАССЕЯНИЕ НЕЙТРОНОВ
( SANS )
Дифракция
рентгеновского излучения
Возникновение
дифракционных колец и пятен
свидетельствует
о наличии упорядоченной
структуры
Анализ структур
молекул асфальтенов
по дифракции
рентгеновских лучей
Спектроскопия
рамановского рассеяния
рентгеновского излучения
Упругое релеевское рассеяние
– рассеяние фотонов без изменения длины волны
на объектах, размеры которых меньше длины волны.
Сечение рассеяния :
Неупругое
комбинационное (рамановское) рассеяние
Начальная частота фотонов 0 изменяется
на величину  из-за изменения энергии молекул
  = Е / h
 = 0   
Спектр
рассеянного
излучения
Спектры рамановского рассеяния
рентгеновских лучей
Периконденсированные
и катаконденсированные
ароматические молекулы
СТРУКТУРЫ МОЛЕКУЛ ПОЛИАРОМАТИЧЕСКИХ
УГЛЕВОДОРОДОВ ( РАН )
Спектры рамановского рассеяния указывают
на наличие периконденсированных структур
в асфальтенах
МОДЕЛИРОВАНИЕ
СТРУКТУР
«МОЛЕКУЛ АСФАЛЬТЕНОВ»
Поконова Ю.В.
Химия
высокомолекулярных
соединений нефти.
- Л.: Изд. ЛГУ, 1980. -172 с
Рис. 4
Модель
молекулы
асфальтенов
ромашкинской
нефти.
СТРУКТУРЫ
ТИПА
« АРХИПЕЛАГ »
Otto P. Strausz
Department of Chemistry,
University of Alberta,
Edmonton,
Alberta, Canada
Множество небольших
«островков», в каждом из
которых количество
ароматических колец не
превышает трех – четырех
Модель молекулы асфальтенов из битуминозных песков
Альберты ( Канада )
Модель молекулы асфальтенов
из тяжелых нефтей Атабаски ( Канада)
C318H395N6O6S8V
Молекулярный
вес:
4705
г / моль
Модель молекулы асфальтенов
из тяжелых нефтей Атабаски ( Канада)
C283H337N3O4S9
Молекулярный вес: 4133 г / моль
Модель молекулы асфальтенов
из тяжелых нефтей Атабаски ( Канада)
C230H302N4O2S10
Молекулярный
вес:
3476
г / моль
СТРУКТУРЫ
ТИПА
« КОНТИНЕНТ »
Оливер Мюллинс
Schlumberger-Doll Research
25 Year Controversy over
Asphaltene Molecular Weight
Is OVER !!!
Одна мощная периконденсированная система,
включающая до 10 и более
ароматических колец
Плоское ароматическое
«ядро».
«Корона» из алифатических цепочек.
Компьютерные модели
« континентальных » асфальтенов
КАКАЯ ТЕОРИЯ
ПРАВИЛЬНА
?????
Асфальтены –
«Молекулярные хамелеоны»
Молекулы асфальтенов склонны
«приспосабливаться к окружающей среде»,
что затрудняет построение некой «общей» структурной модели
Притча о шести слепых
( Слон = стена + ковер + труба + веревка + колонна + змея )
Целое не равно простой сумме своих частей.
“Elephantenes” !?
«Слонольтены» !?
«Молекулярная липучка»
Вернемся с небес теории на землю
При отсутствии точного знания
молекулярных структур асфальтенов,
закономерности их
самоорганизации
можно выявить
путем внимательного анализа
практически наблюдаемых явлений
в природных и модельных нефтях
ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА АСФАЛЬТЕНОВ НЕФТИ
Какие молекулы ??
Структура агрегатов ??
Типы фазовых превращений ??
КОНЕЦ
ЛЕКЦИИ