Hóa học dầu mỏ và khí chương 12 asphaltene constituents

Hóa học dầu mỏ khí Chương 12 Asphaltene Constituents Nhóm 18 GVHD: Nguyễn Hồng Liên Sinh viên: Đàm Phú Bình – 20201391 Trần Ngọc Hải – 20201468 Định Thị Phương – 20201687 Phạm Văn Tuyên – 20201798 Nguyễn Trần Doanh -20201428 Giới thiệu: - Khi nhiệt độ sôi tăng lên độ phức tạp thành phần phân đoạn dầu mỏ tăng theo khó phân biệt loại hydrocacbon trở nên khó khăn - Dầu thơ gồm bốn thành phần hydrocacbon no, hydrocacbon thơm, nhựa asphaltene dựa khác độ hịa tan đặc tính hấp phụ thơng qua phương pháp có liên quan 2 Tách loại: - Thành phần asphalt dầu mỏ có màu nâu sẫm đến đen dạng bán rắn, dính thành phần gồm asphanten, nhựa dầu Có thể tách cách chưng cất không gây phá hủy mạch xử lý chất hấp phụ dung môi - Phân đoạn asphaltene chất rắn, giịn dễ vỡ vụn có màu nâu sẫm đến đen, khơng có nhiệt độ nóng chảy cụ thể thường tạo bọt trương nở đun nóng, để lại cặn cacbon xếp vào loại có khả hịa tan 2 Tách loại: - Nhựa chất giải hấp phụ từ chất hấp phụ rắn, có dạng bán rắn rắn, màu đen, dính có trọng lượng phân tử lớn Có thể trở nên lỏng đun nóng giòn nhiệt độ thấp - Phân đoạn dầu (bao gồm phân đoạn hydrocacbon no hydrocacbon thơm) phần có trọng lượng phân tử thấp dầu mỏ 2 Tách loại: - Phân đoạn asphaltene xác định theo thành phần nhóm chức: Tách loại: - Các thông số liên quan để tách asphantene bao gồm: Độ phân cực Độ thơm Trọng lượng phân tử Cấu trúc ba chiều thành phần asphanten tồn dầu thô Khả hòa tan chất lỏng kết tủa/chất lỏng chiết sử dụng cho trình tách Thời gian cần thiết để chất lỏng kết tủa/chất lỏng chiết tác dụng với micelle Tỉ lệ chất lỏng kết tủa/ chất lỏng chiết so với dầu thô để định hiệu suất, đặc tính sản phẩm asphanten Nhiệt độ Áp suất Thành phần: - Thành phần có khác biệt hàm lượng nguyên tử khác loại đặc tính biến đổi theo khu vực tiền chất thực vật thành phần khoáng vật địa chất lân cận - Sự khác biệt thành phần atphalten phản ánh khác biệt mối quan hệ tương đối : số lượng ,chức loại cấu trúc - Người ta tin asphaltene kết tủa từ dầu mỏ 3 Thành phần: - Hàm lượng C H asphaltene, tỷ lệ nguyên tố dị thể, đặc biệt tỷ lệ oxy lưu huỳnh Hàm lượng Oxy 0,3% đến 4,9% Hàm lượng S từ 0,3% đến 10,3% Hàm lượng N từ 0,6% đến 3,3% - Tuy nhiên, để nhựa đường tiếp xúc với oxy khí làm thay đổi đáng kể hàm lượng oxy việc dầu thô tiếp xúc với S hợp chất có chứa S dẫn đến hấp thu lưu huỳnh mức 3 Thành phần: - Thành phần phân đoạn atphalten dầu mỏ thu mức độ thơm hàm lượng nguyên tử khác Sự phân đoạn asphaltene thành nhiều loại chức khác xác nhận tính phức tạp phần nhựa đường - Độ dốc đường minh họa tùy ý thay đổi theo nguồn gốc thành phần atphalten khác 3 Thành phần: Oxy Cacboxylic Phenol Xeton Lưu huỳnh Benzothiophen Dithiophenes Naphthene benzothiophenes Kim loại (Ni, V) Porphyrin Thành phần: - Tóm lại, asphaltene có chức tương tự có số khác biệt Ví dụ, nhựa đường từ loại dầu thơ có nhiều parafin chứa hệ thống quinone amit so với hệ thống từ nguyên liệu nặng - Sự xuất hệ thống thơm đa nhân nhỏ tự nhiên khơng phải hồn tồn chưa biết đến Vì chúng xác định trầm tích khơng bị nhiễm - Asphaltene cho có chứa chất tích điện cấu trúc chúng Tất nhiên, điều tương tự với xuất zwitterion (ion lưỡng cực) cấu trúc protein peptide 4 Trọng lượng phân tử: - Phần asphaltene thành phần phức tạp, việc xác định trọng lượng phân tử atphalten vấn đề chúng có độ hịa tan thấp chất lỏng Trọng lượng phân tử phân đoạn atphalten trải rộng từ vài trăm đến vài triệu - Trọng lượng phân tử asphaltene thay đổi Có xu hướng liên kết dung dịch loãng dung môi không phân cực 5 Phản ứng: - Asphaltenes bị phân hủy nhiệt độ điều kiện tương tự trình visbreaking (470°C, 880°F) tạo dầu nhẹ chứa paraffin cao (lên đến >C40) cốc: → H2, CO, CO2, H2S, SO2, H2O + CH2=CH2, CH4, C2H6, CH3(CH2)nCH3 - Q trình oxy hóa asphalten tác nhân oxy hóa thơng thường peroxide acid kiềm, dichromate acid permanganate kiềm q trình chậm Hình thành nhóm phenolic carboxyl q trình oxy hóa - Asphalten bị hydrogen hóa để tạo nhựa dầu nhiệt độ cao (>250°C) 5 Phản ứng: - Halogen hóa asphaltenes xảy dễ dàng tính chất vật lý vật liệu halogen hóa khác biệt đáng kể so với asphaltenes gốc - Asphalten phản ứng với lưu huỳnh - Các phản ứng phosphorylate asphalten với axit photphoric, phosphorous trichloride phosphorous oxychloride - Kim loại hóa asphaltene halo-asphaltene kim loại chất hữu kim loại, sau cacbonyl hóa tạo chức axit sản phẩm - Phản ứng asphaltenes với maleic anhydride sau thủy phân tạo sản phẩm có chức axit cacboxylic 6 Độ hịa tan: - Thơng số độ hòa tan là: + Thước đo khả hoạt động hợp chất dung môi đo lực liên phân tử + Đo lực nội phân tử dung môi, dung môi phân tử chất tan - Thơng số độ hịa tan thơng số số sản phẩm dầu mỏ, đặc biệt vật liệu như: cặn nhựa đường 6 Độ hịa tan: - Các thơng số hịa tan thành phần atphalten ước tính từ tính chất dung mơi dùng để tách, đo phương pháp chuẩn độ từ tỷ lệ nguyên tử hydro-cacbon - Sự chênh lệch tham số độ hòa tan dẫn đến tách pha hai vật liệu Độ hòa tan: - Độ hòa tan atphalten hàm số khác biệt thơng số hịa tan atphalten tính dung mơi kết tủa Vì vậy, độ hịa tan atphalten giảm độ hòa tan tăng - Loại bỏ chuỗi bên alkyl khỏi nhựa đường làm giảm tỷ lệ H/C tăng thơng số độ hịa, đồng thời giảm giá trị sản phẩm atphalten dung môi hydrocacbon - Trên thực tế, trọng lượng phân tử, carbenes carboids biểu diễn dạng trọng lượng phân tử thấp hơn, có tính phân cực cao phù hợp với mơ hình phân mảnh phân tử 7 Cấu trúc: - Nhiều khía cạnh cấu trúc Asphalten chưa biết đến mục đích chương tập hợp thơng tin thích hợp cấu trúc Asphaltene vai trị Asphaltene cấu trúc vật lý dầu mỏ - Dữ liệu thu phương pháp vật lý (hồng ngoại, quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân, kính hiển vi siêu vi…) phương pháp hóa học (hydro hóa, oxi hóa), cho thấy cấu trúc Asphalten gồm tập hợp vịng thơm mang nhóm ankyl, cycloankyl nguyên tố dị thể nằm rải rác cấu trúc - Khi khối lượng phân tử tăng lên, tính thơm, tỉ lệ xuất nguyên tố dị thể hình thành vịng dị thể có cấu trúc ổn định tăng lên Cấu trúc Asphalten Cấu trúc: Cấu trúc asphalten đa dạng phụ thuộc vào nguồn dầu, độ sâu tồn độ API Mơ hình cấu trúc asphalten Yen-Mullins mơ hình chấp nhận rộng rãi Mơ hình miêu tả cấu trúc asphalten dựa kích thước hành vi thành phần dầu thô THANK YOU !