НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ         ( Страница 9 )
  НАЗАД                                                                                        На главную страницу                                                                                     ВПЕРЕД     

Фазовая диаграмма асфальтенов в нефти (текущий вариант)
( логарифмический масштаб по обеим осям координат !! )
      
2) Фазовые границы, определенные по особым температурам

  

    Большинство экспериментальных данных по «особым температурам» получено для битумов и для твердых фракций асфальтенов [35,45-47]. Исследователи в основном выделяют три фазы агрегированных асфальтенов. При температурах существенно ниже 0 оС (не показаны на слайде) теплоемкость асфальтенов подобна теплоемкости твердого кристалла, пока при -30oC они не претерпевают фазовый переход, приобретая аморфную структуру. Аморфная фаза асфальтенов возникает благодаря взаимодействиям боковых полярных алкильных цепей и преобладает вплоть до температур 25-30oC (обозначена как α-фаза на слайде). При дальнейшем нагреве, асфальтены формируют более плотные структуры (стабильные до температур порядка 100oC), образуя связи между периконденсированными ароматическими пластинами (β-фаза на слайде). В диапазоне 100-180°C появляется еще одна фаза, имеющая определенную кристаллическую упорядоченность (γ-фаза на слайде). При более высоких температурах аморфная фаза асфальтенов размягчается; кристаллические образования начинают плавиться только при температурах ∼220-240oC. Наконец, по достижении температуры 350oC начинается деструкция асфальтенов с образованием жидкокристаллической мезофазы, предшествующей формированию кокса.

    Для асфальтеносодержащих текучих жидкостей, включая природные нефти, наиболее изучена α-β межфазовая граница (линия А на слайде, температуры 25-35oC). При переходе к более плотной (β) фазе было отмечено уменьшение объема комплексных агрегатов асфальтенов [38], снижение поверхностного натяжения [44] и  увеличение отложений из растворов асфальтенов [14]. Температурная α-β межфазовая граница имеет непосредственное отношение к обсуждавшемся концентрационным границам расслаивания - эта граница была отождествлена с «верхней критической температурой растворения» (UCST) как для битумов [45], так и для растворов асфальтенов [48]. Сравнительно менее изучены β-γ фазовая граница (линия B на слайде) и верхняя γ-фазовая граница (линия C на слайде). Последняя граница может быть также названа «нижней критической температурой растворения» (LCST), ограничивающей замкнутую фазовую область расслаивания. Данные на слайде показывают, что контролируемые температурой переходы между α, β и γ фазами наблюдаются для всех концентраций асфальтенов вправо от границы расслаивания (линия 2). Следовательно, данные структурные фазы присущи непосредственно первичным наночастицам асфальтенов, и наиболее вероятно, что внутренние структуры этих частиц зависят от того, как и с участием каких связей взаимодействуют между собой мономеры асфальтенов. Возможный вариант изменения характера взаимодействий мономеров описан в предыдущем параграфе. Учитывая температурно-контролируемые изменения структуры, ранее предложенные модели образования первичных агрегатов могут быть более близки друг к другу, чем считается в настоящее время. Среди этих моделей «кристаллиты асфальтенов» с некоторой степенью упорядоченности [49] еще менее упорядоченные «волосяные теннисные мячики» [50] и «полимерные структуры» [51], а также модель жидкоподобной «стеклообразной капли» [52].

 НАЗАД                                                                                  На главную страницу                                                                                ВПЕРЕД
      Обновление : 20.11.2006