Ensayos

CUADERNO FIRP S369-A
MODULO DE ENSEÑANZA EN FENOMENOS INTERFACIALES

en español

ASFALTENOS
composición, agregación, precipitación
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José Gregorio DELGADO

LABORATORIO DE FORMULACION, INTERFASES REOLOGIA Y PROCESOS
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA

Mérida-Venezuela Versión # 1 (2006)

INDICE

CONTENIDO 1.- GENERALIDADES 2.-COMPOSICION Y ESTRUCTURA 3.- AGREGACION Y DEPOSICION DE ASFALTENOS 3.1.- MECANISMOS DE DEPOSICION 3.1.1.- Efecto de la polidispersidad 3.1.2.- Efecto estérico coloidal 3.1.3.- Efecto de agregación 3.1.4.- Efecto electrocinético 3.2.- MODELOS DE PRECIPITACIÓN 3.2.1.- Modelos de Solubilidad 3.2.2.- Modelos de Sólidos 3.2.3.- Modelo termodinámico coloidal 3.2.4.- Modelos termodinámicos demicelización 4.- AGREGACIÓN EN SOLVENTES ORGÁNICOS 5.- PRECIPITACIÓN CON PARAFINAS LINEALES 5.1.- MODELADO DE LA PRECIPITACIÓN DE ASFALTENOS 6.- COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE SOLUCIONES 7.- INFLUENCIA DE LOS ASFALTENOS EN LA ESTABILIDAD DE LAS EMULSIONES DE AGUA EN CRUDO 8.- PROPIEDADES DE LA MONOCAPA DE ASFALTENOS EN LA INTERFASE AIRE-AGUA 9.- REFERENCIAS

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ASFALTENOS

1.- GENERALIDADES. El petróleo en su estado natural es una mezcla de compuestos orgánicos de estructura variada y de pesos moleculares diferentes, lo cual lleva al diseño de métodos de análisis y procesamiento acorde con la complejidad del crudo y considerando los productos que se desea obtener. En general, es posible agrupar los constituyentes del petróleo en cuatrogrupos orgánicos bien definidos, a saber: a) Saturados, b) Aromáticos, c) Resinas y d) Asfaltenos [1]; este conjunto es conocido como SARA. El estudio de la fracción pesada del crudo (asfaltenos) se ha incrementado en los últimos años debido a los problemas que estos representan en los procesos producción y conversión. A pesar de la diversidad de criterios que se adoptan al definir los asfaltenos,se ha llegado a un consenso al catalogarlos como la fracción de crudo soluble en tolueno (ó benceno) e insoluble en un exceso de n–alcano (pentano o heptano) [2,3,4]. Los asfaltenos están constituidos principalmente por anillos aromáticos ligados con cadenas alquílicas y cicloalcanos, además de compuestos heterocíclicos que poseen N, S y O [5]. Estudios recientes [2] muestran que la relación C/H enlos asfaltenos está por el orden de 1 : 1.1, así mismo aproximadamente el 40% del carbono presente, es aromático. 2.- COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA. La estructura elemental de los asfaltenos es muy variada y depende del crudo del cual provienen. En la tabla 1 se muestra la composición promedio de asfaltenos de varias partes del mundo, precipitados con n–pentano y n–heptano.

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ASFALTENOSTabla 1. Composición elemental de varios asfaltenos [6] ORIGEN CANADA IRAN IRAQ KUWAIT AGENTE PRECIPITANTE C n - pentano n - heptano n - pentano n - heptano n - pentano n - heptano n - pentano n - heptano 79,5 78,4 83,4 84,2 81,7 80,7 82,4 82,0 COMPOSICIÓN (%PESO) H 8 7,6 7,5 7 7,9 7,1 7,9 7,3 N 1,2 1,4 1,4 1,6 0,8 0,9 0,9 1,0 O 3,8 4,6 2,3 1,4 1,1 1,5 1,4 1,9 S 7,5 8 5 5,8 8,5 9,8 7,4 7,8 RELACIONESATÓMICAS H/C 1,21 1,16 1,07 1,00 1,16 1,06 1,14 1,07 N/C O/C S/C 0,013 0,036 0,035 0,015 0,044 0,038 0,014 0,021 0,022 0,016 0,012 0,026 0,008 0,01 0,01 0,01 0,039 0,014 0,046 0,017 0,036

0,009 0,014 0,034

Existe una significativa diferencia de los asfaltenos precipitados con n–heptano respecto a los precipitados con n–pentano, la relación H/C de los primeros es más baja, lo que indica sualto grado de aromaticidad. Las relaciones N/C, O/C y S/C son usualmente más altas en los asfaltenos precipitados con n–heptano, lo que se debe a la alta proporción de heteroátomos en esta fracción. En la figura 1 se muestran gráficamente las principales características de las fracciones asfalténicas de C5 (precipitados con n–pentano) y C7 (precipitados con n–heptano) y su relación con el peso...