Асфальто-смолистые вещества

 

Асфальто-смолистые вещества (АСВ) представляют собой главным об­разом неуглеводородные соединения нефти, которые содержат в основном (82 + 3) % (максимум 88 %) углерода, (8,1 ± 0,7) % (максимум 10 %) водорода и до 14 % гетероатомов. Этим значениям соответствует величина соотношения Н: С -- 1,15 + 0,05. Удивительным фактом является постоянство атомного соотношения Н : С при большом разнообразии месторождений нефти и возможностей огромного числа перестановок фрагментов в молеку­лах, включающих гетероатомы. Этот феномен является веским доказатель­ством того, что асфальтены имеют определенный состав и осаждаются в со­ответствии с ним, а не в зависимости от растворимости.

АСВ концентрируются в тяжелых нефтяных остатках - гудронах и би­тумах. Некоторые гетероатомные соединения, входящие в состав АСВ, могут включать одновременно углерод, водород, кислород, серу, а иногда в до­полнение к ним азот и металлы.

Наиболее богаты АСВ молодые нефти нафтено-ароматического или ароматического основания, особенно смолистые нефти, В таких нефтях доля АСВ может достигать 50 %. К ним относятся нефти Казахстана, Республики Коми, некоторые нефти Башкирии, государств Центральной Азии. Старые парафинистые нефти метанового основания, как правило, содержат значи­тельно меньше смол - от десятых долей до 2-4 % (Сураханская, Доссор-ская, Биби-Айбатская). При этом асфальтены в этих нефтях отсутствуют

полностью.

По общепринятой в настоящее время классификации АСВ нефтей под­разделяют на четыре вида: а) нейтральные смолы, б) асфальтены, в) карбены и карбоиды, г) асфальтогеновые кислоты и их ангидриды.

Нейтральные смолы.Смолы являются вязкими малоподвиж­ными жидкостями или аморфными твердыми телами от темно-коричневого до темно-бурого цвета. Их физические свойства зависят от того, из каких фракций они выделены. Плотность смол составляет чуть меньше единицы или несколько выше ее. Молекулярная масса смол в среднем равна 700 - 1000. Смолы растворимы в петролейном эфире, бензоле, хлороформе, четыреххлористом углероде. Смолы нестабильны и выделенные из нефти или ее тяжелых остатков могут превращаться в асфальтены, т. е. перестают растворяться в алканах С₅ - С₈.

Асфальтеныпредставляют собой аморфные твердые тела от тем­но-бурого до черного цвета. Это наиболее высокомолекулярные гетероорга-нические соединения нефти. При нагреве они не плавятся, а сначала перехо­дят в пластичное состояние. При температурах выше 300 °С асфальтены раз­лагаются с образованием газообразных и жидких продуктов и твердого ос­татка — кокса. Плотность асфальтенов несколько более единицы. Они склон­ны к ассоциации, поэтому определяемая молекулярная масса может разли­чаться на 1-2 порядка (от 2000 до 140000). Определяемая в настоящее время методами криоскопии и осмометрии в сильно разбавленных растворах она

составляет около 2000.

Асфальтены не растворимы в таких неполярных растворителях, как петролейный эфир, пентан, изопентан, гексан. Пентан и петролейный эфир час­то используют в лабораторной практике для осаждения асфальтенов из их смесей со смолами и углеводородами нефти. Жидкий пропан применяют в промышленности для той же цели в процессе деасфальтизации гудрона.

Асфальтены растворяют в пиридине, сероуглероде, четыреххлористом углероде, а также в бензоле и других ароматических углеводородах.

Содержание серы, азота, кислорода и металлов в асфапьтенах значитель­но больше, чем в смолах.

Под действием серной кислоты при нагревании гудронов с продувкой воздухом или в присутствии серы асфальтены способны уплотняться в еще более высокомолекулярные вещества - карбены и карбоиды.

Карбены и карбоиды.Карбены не растворяются в бензоле и дру­гих ароматических углеводородах и лишь частично растворяются в пириди­не и сероуглероде.

Карбоиды не растворяются ни в каких органических и минеральных рас­творителях.

В отличие от смол и асфальтенов, карбены и карбоиды в нефтях почти отсутствуют, но они присутствуют в остаточных фракциях вторичных тер­мических и термокаталитических процессов переработки нефти.

Асфальтогеновые смолы.По внешним признакам они похожи на нейтральные смолы. Это маслянистые, очень вязкие, иногда твердые веще­ства, нерастворимые в петролейном эфире и хорошо растворимые в бензоле, спирте, хлороформе. Природа этих кислот весьма слабо изучена.

 

Мозговой И.В. и др. Химия и физика нефти и газа, Омск, 2005, стр. 12, 67-77