بررسی تجربی اثر روش جداسازی بر مورفولوژی سطح و ساختار آسفالتین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده توسعه فرآیند و فناوری تجهیزات، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

2 پردیس پژوهش و توسعه صنایع پایین دستی نفت، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

3 دانشکده مهندسی شیمی، پردیس فنی، دانشگاه تهران، ایران

چکیده

با توجه به مشکلات ناشی از تجمع رسوبات آسفالتینی در مسیر استخراج و فرآوری نفت، شناسایی ساختار آسفالتین و مقابله با رسوبات آن از موضوعات مهم در صنعت نفت است. در این کار تجربی از حرارت به‏عنوان عامل رسوب‏دهنده آسفالتین استفاده و ساختار و مورفولوژی سطح آسفالتین جداشده به‏روش ترسیب حرارتی با آسفالتین حاصل از ترسیب حرارتی- تبخیری در تولوئن در دو دمای متفاوت بررسی و مقایسه شده است. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می‌دهند که مورفولوژی سطح آسفالتین و نیز پارامترهای ساختاری آن به روش استحصال آسفالتین وابسته‏اند. به‏عبارت دیگر پارامترهای مشخصه‏ای آسفالتین همانند وجود حفرات ناشی از جدا شدن رزین‏ها از سطح آسفالتین و توده شدن ذرات آسفالتین در نتایج SEM برای تمام نمونه‏ها دیده شده‏اند، ولی ساختار میله‏ای آسفالتین‏های جداشده به‏روش حرارتی پس از انحلال در تولوئن و ترسیب تبخیری به ساختار ورقه‏ای تغییر یافته است. طبق نتایج آنالیز پراش پرتوی ایکس مشخصه‏های ذاتی مانند فاصله بین لایه‏های آروماتیکی در چهار نمونه آسفالتین استخراج‏شده مشابه و در محدوده مقادیری است که دیگر محققان گزارش کرده‏اند، در حالی که اندازه هسته آروماتیکی ذرات و تعداد لایه‏های آروماتیکی ذرات در روش ترسیب حرارتی- تبخیری در تولوئن افزایش یافته است. افزایش اندک اندازه هسته آروماتیکی و تعداد لایه‏های آروماتیکی ذرات با افزایش دما نیز دیده شده است. تعداد بیش‏تر لایه‏های آروماتیکی نشان‏دهنده ساختار کریستالی یک‏نواخت‏تر و تمایل بیش‏تر ذرات آسفالتین به تجمیع در شرایط مذکور است. 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of the Effect of De-asphaltene Method on Surface Morphology and Structure of Asphaltene

نویسندگان [English]

  • Somayeh Kananpanah 1
  • Mahmuod Bayat 2
  • Mohammad Ali Mousavian 3
1 Research Institute of Petroleum Industry (RIPI), Tehran, Iran
2 Research Development and Process Control Group, Process and Equipment Technology division, Research Institute of Petroleum Industr
3 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

Problems associated with heavy organic deposition during the production, transportation, and processing of crude oils are one of the important issues in oil industry. Thus, accurate identification of asphaltene structure and surface morphology of asphaltene should be investigated. In this experimental study, thermal and thermal-evaporating de-asphaltene method for asphaltene separation at two different temperatures is used. The effect of temperature as precipitating agent and toluene as solvent agent on the structure and surface morphology of asphaltene is explored and compared by XRD and SEM technique. The results of SEM are shown the dependence of asphaltene morphology on the method of asphaltene separation. In all SEM images, pore, cavities and also agglomerated and smooth surfaces of asphaltene have been observed. Appearance of pores in the SEM images has been used as an indicator of the resin detachment. At thermal de-asphaltene method cylindrical asphaltene shapes change to smooth surface by altering the separation method to thermal - evaporation de-asphaltene. XRD results are shown that characteristic parameters, such as, layer distance between aromatic sheets have the same values for all de-asphaltene methods and are in agreement with other researches investigations, while the average height of stack aromatic sheets and the number of aromatic sheets in a stacked cluster by decreasing the temperature slightly increased. In thermal – evaporation method, this increasing of the number of aromatic sheets in a stacked cluster is observable. It›s indicated that asphaltene particles has more tendencies to aggregate and has smoother crystallite structure at mentioned conditions. 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermal Asphaltene Separation
  • Asphaltene Structure
  • Surface Morphology
  • SEM
  • XRD

[1]. Houssein Alboudwarej, J. J. F., S. Taylor, Badry R., Bremner C. and Brough B., “Highlighting heavy oil,” Oilfield Review, Schlumberger, Vol. 18, Issue 2, pp. 34-53, 2006.##

[2]. Saniere A., Hénaut I. and Argillier J., “Transport en conduite des bruts lourds, un Défi stratégique, economique et technologique,” Oil & Gas Sci. and Tech. Rev. IFP, Vol. 59, No. 5, pp. 455-466, September-October 2004.##

[3]. Speight J. G. “Chemical and physical studies of petroleum asphaltenes,” in Developments in Petroleum Science, T. F. Yen & G. V. Chilingarian(Eds.), London, Elsevier. pp. 7-65, 1994.##

[4]. Wiehe I. A. “Asphaltene solubility and fluid compatibility,” Energy & Fuels, 26(7), pp. 4004-4016, 2012.##

[5]. Speight J. G. “Petroleum asphaltenes; part 1: asphaltenes, resins and the structure of petroleum,” Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP, Vol. 59, No. 5, pp. 467-477, 2004.##

[6]. Speight J. G. “Petroleum asphaltenes; part 2: the effect of asphaltenes and resin constituents on recovery and refining processes,” Oil & Gas Sci. and Tech. Rev., IFP, Vol. 59, No. 5, pp. 479-488, 2004.##

[7]. Davarpanah L., F. Vahabzadeh and Dermanaki A., “Structural study of asphaltenes from Iranian heavy crude oil,” Oil Gas Sci. Technol. Rev. IFP Energies Nouvelles, 2013.##

[8]. Shirokoff J. W., Siddiqui M. N. and Ali M. F., “Characterization of the structure of saudi crude asphaltenes by X-ray diffraction,” Energy & Fuels, Vol. 11, No. 3, pp. 561-565, 1997.##

[9]. Trejo F., Ancheyta J. and Rana M. S., “Structural characterization of asphaltenes obtained from hydroprocessed crude oils by SEM and TEM,” Energy & Fuels, Vol. 23, No. 1, pp. 429-439, 2009.##

[10]. Speight J. G. “Chemical and physical studies of petroleum asphaltenes,” Asphaltenes and Asphalts, Vol. 1. Amsterdam, Elsevier Science, 1994.##

[11]. Hasan M. U., Ali M. F. and Bukhari A., “Structural characterization of saudi Arabian heavy crude oil by NMR spectroscopy,” Fuel, Vol. 62, No. 5, pp. 518-523, 1983.##

[12]. Pérez-Hernández R., Mendoza-Anaya D., Mondragón-Galicia G., Espinosaa M. E, Rodrı́guez-Lugo V., Lozadad M., Arenas-Alatorrea J., “Microstructural Study of Asphaltene Precipitated with Methylene Chloride and N-hexane,” Fuel, Vol. 82, Issue 8, pp. 977-982, 2003.##

[13]. Sánchez Berna A. C., Camacho Moran V., Romero Guzmán E. T., and José Yacamán M. “Asphaltene aggregation from vacuum residue and Its content of inorganic particles,” Petroleum Science and Technology, 24(9): p. 1055-1066, 2006.##

[14]. Hosseini Dastgerdi Z., Tabatabaei Nejad S. A. R., Sahraei E., and Nowroozi H. “Morphology and size distribution characterization of precipitated asphaltene from live oil during pressure depletion,” Journal of Dispersion Science and Technology, Vol. 36, Issu 3, pp. 363-368, 2014.##

[15]. Ashtari M., Ashrafizadeh S. N. and Bayat M. “Asphaltene removal from crude oil by means of ceramic membranes,” Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 82–83, pp. 44-49, February–March 2012.##

[16]. Ashtari M., Bayat M. and Sattarin M. “Investigation on asphaltene and heavy metal removal from crude oil using a thermal effect,” Energy & Fuels, 25(1): pp. 300-306, 2010.##

[17]. Bayat M., Sattarin M. and Teymouri M. “Prediction of asphaltene self-precipitation in dead crude oil,” Energy & Fuels, 22(1): pp. 583-586, 2007.##

[18]. Ali Mansoori, G. “Modeling of asphaltene and other heavy organic depositions,” Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 17, Issues 1–2, pp. 101-111, Febr. 1997.[20]. Yen T. F., J. G. Erdman & S. S. Pollack. “Investigation of the Structure of Petroleum Asphaltenes by X-Ray Diffraction,” Analytical Chemistry, 33(11): pp. 1587-1594, 1961.##

[21]. Andersen S. I., Jensen J. O. and J. Speight G. “X-ray diffraction of subfractions of petroleum asphaltenes,” Energy & Fuels, 19(6): pp. 2371-2377, 2005.##

[22]. Sharma A., Kyotani T. and Tomita A. “Comparison of structural parameters of PF carbon from XRD and HRTEM techniques,” Carbon, 38(14): pp. 1977-1984, 2000.##

[23]. Trejo F. A., Morgan J., Herod T. J. and Kandiyoti A. A. “Characterization of asphaltenes from hydrotreated products by SEC, LDMS, MALDI, NMR, and XRD,” Energy & Fuels, 21(4): pp. 2121-2128, 2007.##

[24]. Manoj, B. K. “Study of Stacking Structure of Amorphous Carbon by X-Ray Diffraction Technique,” International Journal of Electrochemical Science, 7(4): pp. 3127 - 3134, 2012.##

[25]. Tanaka R. S., E. Hunt J. E., Winans R. E., Sato E. and Takanohashi T. “Characterization of asphaltene aggregates using X-ray diffraction and small-angle X-ray scattering”, Energy & Fuels, 18(4): pp. 1118-1125, 2004.##

[26]. سلیمانی نظر ع. ر. و بایندری ل. "توصیف ساختار مولکولی آسفالتین سه نمونه از نفت‏های خام ایران با استفاده از پراش پرتو ایکس،" نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، شماره 27، صص 11-19، 1387.##

[27]. Wenpo R., Chaohe Y. and Honghong Sh. “Characterization of Average Molecular Structure of Heavy Oil Fractions by 1H Nuclear Magnetic Resonance and X-ray Diffraction,” China Petrol. Proc. & Petrochem. Techn., 13(3): pp. 1-7, 2011.##