胶质沥青质相互作用浅析.pdf

2014年6月
石油沥青 PETROLEUM ASPHALT
第28卷第3期
交流与探讨
胶质沥青质相互作用浅析
秦一吗,王莲
(中海油(青岛)重质油加工工程技术研究中心有限公司,青岛266500)
摘要:为认识胶质沥青质之间的相互作用,以委内瑞拉、辽河减压渣油为研究对象,测
定了向沥青质-甲萃溶液中加入不同量的胶质得到的溶液的黏度、电导率以及各自的分子
量。结果表明,辽河和委内瑞拉减压渣油的沥青质浓度较低时各浓度的胶质对沥青质的作用
主要以分散作用为主;而沥青质浓度较高时低浓度的胶质对沥青质主要以分散作用为主,但
随着胶质浓度的增大,吸附作用大于分散作用。由此推断,胶质与沥青质间存在着吸附与解
缔的平衡,当平衡打破后,两者的作用会发生変化
关键词:胶质沥青质相互作用分散
近年来,高胶质沥青质含量的重质原油的产
本研究从平均分子量、电导率两个方面对胶
量逐年增加,这些重质原油的开采、输送、储存质沥青质的相互作用进行了初步探索。
及改质加工利用,在很大程度上都受制于胶质沥1试验部分
青质的存在
1.1主要位器与试剂
沥青质是石油中不溶于非极性的低分子正构
仪器:品氏黏度计(ψ=0.4mm);德国
烷烃而溶于苯或甲苯的物质,它是石油中分子量 KNAUER K-7000相对分子量测定仪;DSY
最大、极性最强的非烃组分り,是根据溶解度105运动黏度测定器; Agilent4263B电导率测定
定义和分离的一类物质。胶质的相对分子质量及仪。
极性仅次于沥青质,具有很大的多分散性,与沥
试剂:甲苯(≥99.5%,利安隆博华(天津)医
青质分子之间没有截然的界限2]。
药化学有限公司),正庚烷(分析纯,北京益利精
目前,多数学者认为石油是一种比较稳定的细化学品有限公司),乙醇(ン99.7%,国药集团
胶体分散体系。体系中分散相是以沥青质为核化学试剂有限公司),石油醚(分析纯,利安隆博
心,以吸附于它的胶质为溶剂化层而构成的胶华(天津)医药化学有限公司)。
東,分散介质由油分和部分胶质构成。但是在石1.1试验方法
油开采、储运、加工等一系列过程中,这一相对
试验中所用原料为委内瑞拉渣油、辽河渣
稳定的体系则会发生变化以至产生沉淀。沥青质油,其相关性质数据见表1。所用胶质沥青质的
作为这一体系中最重、极性最强的组分,很容易分离采用中性氧化铝色谱柱法(SH/0170-
从体系中沉淀出来,给石油工业带来一系列难1992),平均分子量测定采用VPO法,电导率的
题:堵塞输油管线、开采设备,换热器、加热炉测定采用不断稀释的方法(如用移液管吸出
炉管结焦等3?。
10mL溶液,再加入10mL甲苯,保证测量池内
就已有观点来说,胶质对沥青质在体系中的溶液体积恒定)测定亠系列浓度下溶液的电导
分散是必不可少的,它起着胶溶剂的作用。由于率值。
胶质的存在,阻止了沥青质分子之间的进一步缔
合形成团块而聚沉的倾向。因此,研究胶质沥青
收稿日期:2013-11-23。
质的相互作用有望成为石油工业中诸多难题的突
作者简介:秦一鸣,男,2010年毕业于中国石油大学(华
东)应用化学专业,大学本科学历。主要从事环烷基通用
破口。
变压器油的开发及化验分析工作。
第3期
秦一鸣等,胶质沥青质相互作用浅析
表1原料基本性质
苯溶液浓度(约13.0g/L),加入不同比例的胶
项目
委内瑞拉减渣江河减渣质后,实测分子量均高于理论计算分子量。除热
密度(20℃)/(8?cm
0321.034传导、辐射、对流等因素外,最主要的原因是样
动黏度(100℃)/(mm2?s-')
58530
13880
饱和分,%
品未完全解聚,胶质沥青质之间有一定程度的缔
芳香分,%
合。
胶质,%
3.66
47.65
由表2可见,对于委内瑞拉加压渣油沥青
沥青质,%
质、胶质沥青质比从0:1到1.5:1范围内,分子
平均分子量(VPO法)
1150
1250
量实际测定值与理论差值逐渐减小,说明在这
范围内胶质对沥青质的分散作用增强,沥青质聚
2试验结果和讨论
并趋势减弱但吸附作用仍占主导地位;当胶质沥
2.1平均分子置测定
青质比为2:1时,实际测定值与理论差值变大,
胶质沥青质的平均相对分子质量是研究其相可能原因是胶质浓度变大后,对沥青质的吸附作
互作用的最基本数据。由于其分子组成复杂以及
用较强,沥青质聚并趋势增加。
缔合等原因形成不同层次的超分子结构,导致用
由表3可见,对于辽河沥减压渣油青质、胶
不同方法测得的数据差别较大,本研究所测数据
质沥青质比小于5:1时,分子量实际测定值与理
是用VPO法、在80℃下以甲苯为溶剂测得的。
论差值逐渐减小,胶质沥青质比大于5:1时,分
表2、表3分别列出了委内瑞拉、辽河减压
子量实际测定值与理论差值逐渐增大,与委内瑞
渣油不同比例胶质、沥青质混合后的平均相对分
拉沥青质有着相似的规律。
子质量。
2.2电导率测定
表2委内瑞拉臧压渣油胶质沥膏质平均相对分子质量
试验以电导率法测定了庚烷沥青质的临界纳
胺质沥青质
米聚集浓度(CNAC值),即溶液中沥青质浓度
沥青质浓度/胶质浓度
g?L-り6?とー分子量计算数实测与
均分子量理论差值
值,结果见图1、图2。
13.03
9860
12.9112.9427002511
16.21250
12.9419.3622702189
12.9225.83
2602013
601440
0.05
注:VPO法所测得为数均分子量Mn,计算数均分子量公式
为Mn=∑nMi;i为摩尔分数,Mi为i组分的分子
量
0.4
溶波浓度/(g..)
表3辽河戒压渣偶胶质浙膏质平均相对分子质t
.胶质沥青质比例RA=
胶质青胶质浓度人分子量均分子量理论差值
沥青质浓度
计算数实测与
0.25
13.00
9110
1313.722830
178652
13.1340.4022301600
13.0966.1720301470
13.0492.3919901410580
10
13.22
135,4120901365
0.10.2
0.40.5
溶液浓度/(g.L
由表2、表3可以看出,对所测沥青质一甲
b.胶质沥青质比例RA=1: