آسفالتین - نسخه‌ی قابل چاپ +- تالار گفتگوی کیش تک/ kishtech forum (http://forum.kishtech.ir) +-- انجمن: پردیس فناوری کیش (http://forum.kishtech.ir/forumdisplay.php?fid=1) +--- انجمن: صنعت نفت، گاز و پتروشیمی (http://forum.kishtech.ir/forumdisplay.php?fid=70) +--- موضوع: آسفالتین (/showthread.php?tid=44117)

آسفالتین - Milad Zamanzadeh - 19-08-2020 http://kishindustry.com/ آسفالتین مولکول‌ها یا ساختارهای پلی آروماتیکی هستند که دارای عناصری همچون گوگرد، اکسیژن و نیتروژن و فلزاتی همچون نیکل و وانادیم می‎باشند رسوب آسفالتین در مخازن نفتی،یکی از موارد بسیار مهم در کنترل تولید بهینه از مخازن می‌باشد.انسداد در محیط متخلخل سازندهای نفتی،دهانه و درون چاه و همچنین در تأسیسات فرآورشی و خطوط انتقال از مشکلات بسیار جدی تولید نفت‌های آسفالتینی می‌باشد. همان‌طور که می‌دانیم آسفالتین ها ترکیبات سنگینی می‌باشند که در نفت یافت می‌شوند. بر اساس مطالعات آزمایشگاهی متعدد گمان می‌رود که این ترکیبات به‌صورت پاره‌ای در نفت حل‌شده و پاره‌ای به‌صورت کلوئیدی در داخل نفت وجود دارد. عوامل تشکیل رسوب آسفالتین در مخازن به تغییرات فشار، دما و یا ترکیب نفت بستگی دارد که این عوامل سبب به هم خوردن تعادل شیمیایی موجود در مخزن و چاه شده و درنتیجه باعث تشکیل رسوب می‌شود. پس باید شرایط تولید نیز به‌گونه‌ای باشد که از رسوب آسفالتین ممانعت به عمل آید.حال در این میان علاوه بر مشکلاتی که رسوب آسفالتین در مخزن به وجود می‌آورد،رسوب آسفالتین در دهانه و داخل چاه در حین تولید بسیار حائز اهمیت میباشد و رسوب آسفالتین در چاه یکی دیگر از مشکلات رسوب آسفالتین است آسفالتین در نفت خام به‌صورت معلق بوده و به‌وسیله رزینها که به‌عنوان عامل نگهدارنده میباشند احاطه شده اند. آسفالتین دارای بار الکتریکی نیز می‎باشد و به‌ تنهایی مولکولی با یک ساختار یکنواخت نمی‎باشد، بلکه دسته‎ای از مولکول‌ها را شامل می‎شود. پنتان و هپتان نرمال دو ماده‎¬ای هستند که برای جداسازی آسفالتین از نفت خام مورداستفاده قرار می‎گیرند. هرچند که در صورت استفاده از هپتان به جای پنتان میزان رسوب آسفالتین متفاوت خواهد بود. واکس‎ها و رزین‎ها در نفت حل می‎شوند، در حالیکه آسفالتین‎ها اکثراً به‌صورت حل‌نشده و در حالت کلوئیدی باقی میمانند. [font=B Nazanin]اندرسون آسفالتین نفت خام را این‌گونه تعریف کرد:’’ موادی که در صورت اضافه کردن هیدروکربن‎های حلال سبک همانند هپتان و پنتان نرمال به‌صورت رسوب جامد از نفت جدا میگردند’’. شاید این تعریف درستی از آسفالتین نباشد، زیرا تحقیقات جدید نشان می‎دهد که آسفالتینی که بر اثر اضافه کردن آلکان نرمال رسوب می‌کند با آسفالتینی که به‌وسیله تغییر در فشار و یا دما رسوب می‌کند متفاوت می‎باشد. این نتیجه از مقایسه اسپکتروسکوپی جرمی با تفکیک بالا به‌دست‌آمده است. آسفالتینی که بر اثر کاهش فشار رسوب می‌کند دارای اجزایی همچون اکسیژن و گوگرد است ولی در مقایسه آسفالتینی که بر اثر اضافه کردن نرمال آلکان رسوب می‌کند نسبت فراوانی از جزء نیتروژن را داراست و همچنین خصوصیات آروماتیکی بیشتری دارد[/font] [font=B Nazanin][font=B Nazanin]طبیعت آسفالتین [/font][/font] هر عمل الکتریکی، مکانیکی و یا شیمیایی که منجر به جمع‌شدن ذرات کلوئیدی شود، انعقاد و رسوب ذرات آسفالتینی را به دنبال خواهد داشت. بنابراین عواملی چون فشار، درجه حرارت، آثار الکتریکی در خلل‌ و فرج مخزن و یا هر عاملی که شرایط پایداری را به هم ‌بزند، در ایجاد رسوب مؤثر خواهد بود. ترکیب آسفالتین‌های بدست‌آمده توسط نرمال ‌پنتان با ترکیب آسفالتین‌های بدست‌آمده توسط نرمال ‌هپتان باهم متفاوت است. نسبت هیدروژن به کربن برای آسفالتین‌های بدست‌آمده توسط نرمال ‌هپتان از همین نسبت برای آسفالتین‌های بدست‌آمده توسط نرمال ‌پنتان کمتر بوده و این موضوع باعث پیشنهاد این نظریه می‌شود که درجه آروماتسیته آسفالتین‌های به‌دست‌آمده توسط نرمال ‌هپتان، باید بالاتر باشد. آسفالتین‌های به‌دست‌آمده توسط نرمال‌ هپتان شامل بخش‎های هترو المان بیشتری هستند تعداد ذرات آسفالتینی موجود در یک نفت خام نیز به مشخصات فیزیکی دیگری از مخزن مثل منشأ و عمق مخزن هم مرتبط است. [font=B Nazanin][font=B Nazanin]سؤالی که در مورد طبیعت کلوئیدهای آسفالتینی مطرح است این است که آیا رسوبات آسفالتین توسط اجتماع ذرات ‌کلوئید طبیعی، تشکیل‌شده یا تشکیل آن بر اساس نظریه پلیمریزاسیون می‌باشد و اصولاً چه عاملی باعث انعقاد و رسوب‌ آسفالتین می‌شود. بعضی اعتقاد دارند آسفالتین از ذراتی که هم‌اندازه ‎ی ذرات معلق موجود در نفت هستند، تشکیل‌شده و می‌تواند تحت تأثیر نیروی سانتریفیوژ رسوب ‌کند ولی نظر کلی راجع ‌به تشکیل رسوب بدین‌ صورت است که رسوبات با اضافه ‌کردن بنزن و یا تتراکلروکربن و یا هر واسطه پخش‌کننده دیگری که حد واسطی بین واسطه‌های منعقدکننده و کلوئیدکننده باشند، دوباره به‌فرم‌کلوئیدی در می‌آیند. مطالعات نشان ‌داده که تجمع کردن و یا کلوئیدی‌شدن آسفالتین در صورت اضافه کردن یک ماده ی حلال به محلول آسفالتینی، به قدرت امتزاج و کشش‌سطحی حلال بستگی‌ دارد. به‌عنوان مثال اگر یک مایع قابل ‌امتزاج را به یک سامانه آسفالتینی اضافه ‌کنیم، در صورتی که مایع مورداستفاده دارای کشش‌سطحی کمتر از dyn/cm24 باشد تجمع اتفاق ‌می‌افتد و اگر کشش‌سطحی بالاتر از dyn/cm26 باشد فرایند کلوئیدی‌ شدن بطورکامل اتفاق خواهد افتاد. اگر کشش‌سطحی در ناحیه میانی (مابین ۲۴ تا ۲۶) باشد تجمع و یا کلوئیدی‌شدن بستگی به میزان پایداری خوشه‌های آسفالت دارد.[/font][/font] [font=B Nazanin][font=B Nazanin][font=B Nazanin]ﺳﺎﺧﺘﺎﺭﺁﺳﻔﺎﻟﺘﻴﻦ[/font][/font][/font] ﺁﺳﻔﺎﻟﺘﻴﻦ ﻳﻜﻲ ﺍﺯ ﺗﺮﻛﻴﺒﺎﺕ ﻧﻔﺖ ﺧﺎﻡ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺼﻮﺭﺕ ﻛﻠﻮﺋﻴﺪﻱ ﺩﺭ ﻧﻔﺖ ﺧﺎﻡ ﭘﺮﺍﻛﻨﺪﻩ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺗﺤﺖ ﺷﺮﺍﻳﻄﻲ ﺗﻤﺎﻳﻞ ﺑﻪ ﺗﺠﻤﻊ ﻭ ﺩﺭ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺭﺳﻮﺏ ﭘﻴﺪﺍ ﻣﻲﻛﻨﺪ . ﺍﻳﻦ ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺩﺍﺭﺍﻱ ﺳﺎﺧﺘﺎﺭ ﻣﻮﻟﻜﻮﻟﻲ ﭘﻴﭽﻴﺪﻩ ﺍﻱ ﺍﺳﺖ. یعنی ﺑﻪ ﺑﺨﺸﻲ ﺍﺯ ﻧﻔﺖ ﺧﺎﻡ ﻛﻪ ﺷﺎﻣﻞ ﺗﺮﻛﻴﺒﺎﺕ ﻭﺍﻛﺲ ﻧﺒﻮﺩﻩ ﻭ ﺩﺭ ﻧﺮﻣﺎﻝ ﻫﭙﺘﺎﻥ ﻣﺤﻠﻮﻝ ﻧﻴﺴﺘﻨﺪ، ﺩﺭ ﺗﻮﻟﻮﺋﻦ ﻭ ﺑﻨﺰﻥ ﮔﺮﻡ ﺣﻞ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ ﻭ ﺑﻪ ﻃﻮﺭ ﻣﺘﻮﺳﻂ 7 ﺗﺎ 8 ﺣﻠﻘﻪ ﺁﺭﻭﻣﺎﺗﻴﻜﻲ ﺩﺍﺭﻧﺪ، ﺟﺰء ﺁﺳﻔﺎﻟﺘﻴﻦ ﻧﻔﺖ ﺧﺎﻡ ﺍﻃﻼﻕ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ. ﺁﺳﻔﺎﻟﺘﻴﻦ ﻫﺎ ﻣﺎﻛﺮﻭ ﻣﻮﻟﻜﻮﻝ ﻫﺎﻱ ﭘﻴﭽﻴﺪﻩ ﺍﻱ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻛﻪ ﻭﺯﻥ ﻣﻮﻟﻜﻮﻟﻲ ﺩﻗﻴﻘﻲ ﻧﺪﺍﺭﻧﺪ. ﺍﺯ ﻃﺮﻓﻲ ﺩﻳﮕﺮ ﺁﺳﻔﺎﻟﺘﻴﻦ ﺑﻪ ﺩﻟﻴﻞ ﻭﺟﻮﺩ ﺣﻠﻘﻪ ﻫﺎﻱ ﺁﺭﻭﻣﺎﺗﻴﻚ، ﺩﺭ ﺣﻼﻝ ﻫﺎﻱ ﺁﺭﻭﻣﺎﺗﻴﻜﻲ ﻭ ﺣﻠﻘﻮﻱ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺑﻨﺰﻥ ﻭ ﺗﻮﻟﻮﺋﻦ ﺑﻪ ﺧﻮﺑﻲ ﺣﻞ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ ﺍﻣﺎ ﺩﺭ ﻧﺮﻣﺎﻝ ﺁﻟﻜﺎﻥ ﻫﺎ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﻧﺮﻣﺎﻝ ﻫﮕﺰﺍﻥ ﻳﺎ ﻧﺮﻣﺎﻝ ﻫﭙﺘﺎﻥ ﺣﻞ ﻧﻤﻲﺷﻮﻧﺪ. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺩﺭ ﺑﻌﻀﻲ ﺍﺯ ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻫﺎﻱ ﺍﺧﻴﺮ ﺍﺯ ﺁﺳﻔﺎﻟﺘﻴﻦﻫﺎ ﺑﻪ ﻋﻨﻮﺍﻥ ﺍﻭﻟﻴﻦ ﺍﺟﺰﺍﻳﻲ ﻛﻪ ﺍﺯ ﻧﻔﺖ ﺧﺎﻡ ﺭﺳﻮﺏ ﻣﻲ ﻛﻨﻨﺪ، ﻳﺎﺩ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ .ﺩﺭ ﺑﻌﻀﻲ ﺍﺯ ﻣﺮﺍﺟﻊ ﻧﻴﺰ ﺁﺳﻔﺎﻟﺘﻴﻦﻫﺎ ﺑﺮ ﺍﺳﺎﺱ ﻧﻮﻉ ﺣﻼﻟﻲ ﻛﻪ ﺑﺎﻋﺚ ﺍﻳﺠﺎﺩ ﺭﺳﻮﺏ ﺁﻧﻬﺎ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ، ﺩﺳﺘﻪ ﺑﻨﺪﻱ ﺷﺪﻩﺍﻧﺪاعتقاد بر این است که آسفالتین بصورت ذره کلوئیدی در نفت معلق است. هر ذره از یک یا چند صفحه آروماتیکی از مونومرهای آسفالتین به همراه رزین که به‌ عنوان عامل کاهش‌دهنده کشش سطحی باعث پایداری ذرات کلوئیدی بصورت معلق میشوند، تشکیل ‌شده است. مولکول‌ها به ‌وسیله پیوند II، پیوند هیدروژنی کنار یکدیگر نگه داشته میشوند. در حضور بعضی از حلالها، رزینها از آسفالتین جدا میشوند و باعث افزایش به هم پیوستگی آسفالتین شده و در نهایت باعث رسوب آسفالتین ها میشود. این مدل پایداری استقرار فضایی توسط لئون تاریتیس و منصوری توسعه داده شده است. شکل زیر یک مدل از به هم پیوستگی آسفالتین به ‌وسیله رزین ها را نشان می دهد [font=B Nazanin]خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آسفالتین تا به حال اطلاعات زیادی در مورد خصوصیات شیمیایی آسفالتین‎ها یافت نشده است. آسفالتینها اجزای حلال دوست‎تری نسبت به آروماتیک‎ها هستند به طوری که در محلول‌های کلوئیدی بسیار پراکنده می‎شوند. آن‌ها با اسید سولفوریک واکنش میدهند و اسید سولفونیک تولید می‎کنند که این پدیده بر اساس وجود اجزایی همچون پلی آروماتیک‎ها در ساختار آسفالتین قابل‌انتظار است. آسفالتین‎ها،  با گرم شدن تا دمایی بالاتر از ۳۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی گراد، ذوب نمی‎شوند، اما تجزیه می‎شوند و تشکیل کربن و ترکیبات فرار میدهند. اندازه ذرات آسفالتین در محدوده ۳۰ تا ۱۰۰ انگستروم گزارش شده است. ترکیبات آسفالتین به رنگ سیاه یا قهوه‎ای تیره هستند. رنگ سیالات نفتی و پسماندهای آن در ارتباط با طبیعت خنثی رزینها و آسفالتین‎ها است[/font] [font=B Nazanin][font=B Nazanin]ماهیت اسفالتین در نفت [/font][/font] آسفالتينها جايگاه ويژه اي را در نفت خام اشغال كرده اند مشخص نمودن ماهيت آسفالتين در نفت ، هدف مطالعات بسياري از محققين در چند دهه ي اخير بوده است . گروهي از محققين معتقدند كه آسفالتين به صورت يك ساختار كلوئيدي در نفت وجود دارد كه توسط عوامل پايدار كننده به صورت معلق در آمده است . افزودن حلال باعث جدا شدن اين عوامل از سطح آسفالتين و در نتيجه بر هم خوردن اين پايداري مي گردد . اين عوامل همان رزينها هستند كه به صورت تركيبات قطبي با وزن مولكولي بين 250 تا 1000 گرم بر مول مي باشند . اين حالت آسفالتين توسط روشهاي ميكروسكوپي تأييد شده است كه در آن آسفالتين همراه با مولكولهاي بزرگ زرين ، مايسلهايي را تشكيل مي دهد كه در نفت به صورت معلق و پراكنده در مي آيد . دسته ديگر از مطالعات بر اساس تشكيل مايسلهاي آسفالتين در نفت و انجام واكنشهاي پليمريزاسيون به هنگام تشكيل رسوب انجام شده است . آزمايشات تجربي فراواني براي مشخص نمودن غلظت بحراني مايسلها انجام گرفته است كه عمدتاً براي مخلوط آسفالتين و حلالهايي نظير تولوئن بوده است . از روشهاي اندازه گيري كشش سطحي براي تأييد اين وضعيت آسفالتين استفاده شده است . [font=B Nazanin][font=B Nazanin]بسياري از محققين هم معتقدند كه آسفالتين به صورت مولكولي در نفت حل مي شود كه مي تواند داراي ساختمان مشابه و يكسان براي تمام مولكولها باشد تا توزيعي از اندازه و وزن مولكولي داشته باشد . اين مولكولها اساساً كروي هستند كه تمايل به خوشه اي شدن دارند . حضور آسفالتين در نفت به صورت مولكولي به شدت به حضور ساير اجزاي نفت بستگي دارد . از آنجا كه حلاليت مولكولي پايه و اساس تعادل ترموديناميكي است ، نتايج حاصل از مدلهاي ترموديناميكي بر اين اساس و بازگشت پذيري فرايند تشكيل رسوب آسفالتين ، ماهيت مولكولي آن را در نفت تأييد كرده است .[/font][/font]