ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АСФАЛЬТЕНОВ ЛЕГКОЙ И ТЯЖЕЛОЙ НЕФТЕЙ В СВЕРХКРИТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Аннотация
Комплексный подход, включающий сканирующую электронную микроскопию, рентгеноструктурный анализ, ИК-Фурье спектроскопию и структурно-групповой анализ, позволил проследить эволюцию молекулярной и надмолекулярной организации асфальтенов легкой и тяжелой нефтей в процессе термической конверсии в сверхкритическом н-гексане. Показано, что термолиз асфальтенов в сверхкритических условиях сопровождается дезинтеграцией исходных наноагрегатов с образованием мелких частиц. В случае асфальтенов легкой нефти эти частицы имеют меньшие размеры. Установлено, что в условиях конверсии происходит одновременно крекинг насыщенных фрагментов и конденсация ароматических ядер в молекулах образующихся высокомолекулярных компонентов, что подтверждается увеличением размеров квазикристаллических образований в структуре «вторичных» асфальтенов, ростом степени ароматичности, а также снижением содержания нафтеновых циклов в структуре «вторичных» асфальтенов и образующихся смол. Образующиеся масла обогащены длинноцепочечными н-алканами, обеднены гетероатомами и характеризуются сходным молекулярным составом. Идентифицированные в маслах соединения представлены н-алканами, α-олефинами, нафтенами, моно- и полициклическими ароматическими углеводородами, в том числе нафтеноароматическими, и серосодержащими структурами. Установлено, что масла, полученные при конверсии асфальтенов легкой нефти, содержат более высокомолекулярные алкилпроизводные полициклических ароматических углеводородов, чем масла, полученные при конверсии асфальтенов тяжелой нефти. Полученные данные свидетельствуют о сходстве термических превращений асфальтенов легкой и тяжелой нефтей. При этом различия в макромолекулярной архитектуре исходных асфальтенов проявляются в составе продуктов деструкции, что может быть использовано для молекулярной характеристики нефтей и прогнозирования поведения их смолисто-асфальтеновой части при термической переработке.
Для цитирования:
Герасимова Н.Н., Ковaленко Е.Ю., Сагаченко Т.А., Мин Р.С. Термические преобразования асфальтенов легкой и тяжелой нефтей в сверхкритических условиях. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 7. С. 70-82. DOI: 10.6060/ivkkt.20266907.6t.
Литература
Voronetskaya N.G., Pevneva G.S., Kopytov M.A. Kinetics of thermal decomposition of high-molecular com-ponents of heavy oils. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2025. V. 68. N 8. P. 12-19. DOI: 10.6060/ivkkt.20256808.5t.
Sviridenko N.N., Urazov Kh.Kh., Korneev D.S. Asphaltene transformation during thermal cracking of heavy oils. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2025. V. 68. N 8. P. 75-83. DOI: 10.6060/ivkkt.20256808.12t.
Mullins O.C., Sabbah H., Eyssautier J., Pomerantz A.E., Barré L., Andrews A. B., Ruiz-Morales Y., Mostowfi F., McFarlane R., Goual L., Lepkowicz R., Cooper Th., Orbulescu J., Leblanc R.M., Edwards J., Zare R.N. Advances in asphaltene science and the Yen-Mullins model. Energy Fuels. 2012. V. 26. N 7. P. 3986–4003. DOI: 10.1021/ef300185p.
Cheshkova T.V., Sergun V.P., Kovalenko E.Yu., Gerasimova N.N, Sagachenko T.A., Min R.S. Resins and Asphaltenes of Light and Heavy Oils: their Composition and Structure. Energy Fuels. 2019. V. 33 N 9. P. 7971-7982. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.9b00285.
Kovalenko E.Y., Gerasimova N.N., Sagachenko T.A., Min R.S., Patrakov Y.F. Characteristics of products of thermal decomposition of heavy oil asphaltenes under supercritical conditions. Energy Fuels. 2020. V. 34. N 8. P. 9563-9572. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c01796.
Ganeeva Yu.M., Barskaya E.E., Okhotnikova E.S., Yusupova T.N. Features of the Composition of Compounds Trapped in Asphaltenes of Oils and Bitumens of the Bavly Oil FieldClick to copy article link. Energy Fuels. 2021. V. 35. N 3. P. 2493-2505. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c03022.
Ganeeva Y.M., Yusupova T.N., Romanov G.V. Asphaltene Nano-Aggregates: Structure, Phase Transitions and Effect on Petroleum Systems. Russ. Chem. Rev. 2011. V. 80. N 10. P. 993-1008. DOI: 10.1070/RC2011v080nl0ABEH004174.
Zuo P., Qu S., Shen W. Asphaltenes: Separations, Struc-tural Analysis and Applications. J. Energy Chem. 2019. V. 34. P. 186-207. DOI: 10.1016/j.jechem.2018.10.004.
Kamkar M., Natale G. A Review on Novel Applications of Asphaltenes: A Valuable Waste. Fuel. 2021. V. 285. P. 19272. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119272.
Tirado A., Félix G., Al-Muntaser A.A., Chemam M.S., Yuan Ch., Varfolomeev M.A., Ancheyta J. Molecular Asphaltene Transformations during Aquathermolysis of Heavy Crude Oil: Analysis of the Literature Data. Energy Fuels. 2023. V. 37. N 11. P. 7927-7944. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c00643.
Scott D.S., Radlein D., Piskorz J., Majerski P., de Bruijn T.J.W. Upgrading of Bitumen in Supercritical Fluids. Fuel. 2001. V. 80. N 8. P. 1087-1099. DOI: 10.1016/S0016-2361(00)00174-5.
Torlomoeva A.E., Cheshkova T.V., Kovalenko E.Yu., Sagachenko T.A. Chemical composition of oil from the Krapivinskoye field (Report 1). Izv. TPU. Ing. Georesurs. 2015. V. 326. N 2. P. 48-55 (in Russian).
Gerasimova N.N., Cheshkova T.V., Kovalenko E.Yu., Sagachenko T.A., Min R.S., Ogorodnikov V.D. Compo-sition of resinous-asphaltene and oil components of heavy oils. Izv. TPU. Ing. Georesurs.2022. V. 333. N 9. P. 128-136 (in Russian). DOI: 10.18799/24131830/2022/9/3672.
Patrakov Yu.F., Pavlusha E.S., Fedorova N.I., Strizhakova Yu.A. Composition of the Products of the Super-critical Benzene Extraction of Combustible Shale from the Kashpirskoe Deposit. Solid Fuel Chem. 2008. V. 42. N 1. P. 10-13. DOI: 10.1007/s11985-008-1003-1
Kovalenko E.Y., Sagachenko T.A., Min R.S. Transformations of Oil Asphaltenes in Supercritical Hexane. AIP Conf. Proc. 2018. P. 2051. DOI: 10.1063/1.5083382.
Kovalenko E.Yu., Sagachenko T.A., Cherednichenko K.A., Gerasimova N.N., Cheshkova T.V., Min R.S. Structural Organization of Asphaltenes and Resins and Composition of Low Polar Components of Heavy Oils. Energy Fuels. 2023. V. 37. N 13. P. 8976-8987. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c01048.
Kovalenko E.Yu., Cheshkova T.V., Cherednichenko K.A., Sagachenko T.A., Min R.S. Microstructure of As-phaltenes of Bituminous Oils. Solid Fuel Chem. 2025. V. 59. N 3. P. 204-211. DOI: 10.3103/S0361521925700065
AlHumaidan F.S., Rana M.S., Tanoli N.J., Lababidi H.M.S., Al-Najdi N.A. Changes in Asphaltene Surface Topography with Thermal Treatment. Arab. J. Chem. 2020. V. 13. N 5. P. 5377-5389. DOI: 10.1016/j.arabjc.2020.03.016.
Kam'yanov V.F., Bodraya N.V., Sivirilov P.P., Unger F.G., Filimonova T.A., Chernyavskii V.N. X-Ray Dif-fraction Analysis of the Resinous-Asphaltene Compo-nents of West Siberian Crude Oil. Petrol. Chem. U.S.S.R. 1989. V. 29. N 1. P. 1-13. DOI: 10.1016/0031-6458(89)90001-4
Antipenko V.R., Grin'ko A.A., Melenevskii V.N. Composition of Products of Analytical Pyrolysis of Resin and Asphaltene Fractions of Usa Oil. Petrol. Chem. 2014. V. 54. N 3. P. 178-186. DOI: 10.1134/S0965544114030037
Antipenko V.R., Fedyaeva O.N., Vostrikov A.A., Grin'ko A.A. Structural Group Characteristics of Resins and Asphaltenes of High-sulfur Natural Asphaltite and Products of its Conversion in Supercritical Water. Petrol. Chem. 2020. V. 60. N 6. P. 668-674. DOI: 10.1134/S096554412006002X.
Kayukova G.P., Mikhailova A.N., Kosachev I.P., Morozov V.I., Eskin A.A. Effect of the natural minerals py-rite and hematite on the transformation of Domanik rock organic matter in hydrothermal processes. Petrol. Chem. 2019. V. 59. N 1. P. 24-33. DOI: 10.1134/S0965544119010080.
Golovko A.K., Kam'yanov V.F., Ogorodnikov V.D. High-Molecular Heteroatomic Components of Crude Oils of the Timan-Pechora Petroliferous Basin. Russ. Geol. Geophys. 2012. V. 53. N 12. P. 1374-1381. DOI: 10.1016/j.rgg.2012.10.010.
Cheshkova T.V., Sagachenko T.A., Min R.S., Kovalenko E.Y. Biogenic Oxidation of Resin-Asphaltene Com-ponents of Heavy Oil. Part 1: Asphaltenes. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11. P. 110-118 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.12t.
Kashirtsev V.A., Dolzhenko K.V., Fomin A.N., Kontorovich A.E., Shevchenko N.P. Hydrocarbon composition of bitumen from deeply buried terrestrial organic matter (zone of apocatagenesis). Russ. Geol. Geophys. 2017. V. 58. N 6. P. 702-710 (in Russian).
Li M.W., Osadetz K.G., Yao H.X., Obermajer M., Fowler M.G., Snowdon L.R., Christensen R. Unusual crude oils in the Canadian Williston Basin, southeastern Saskatchewan. Org. Geochem. 1998. V. 28. N 7-8. P. 477-488. DOI: 10.1016/S0146-6380(98)00017-5.
Smirnov M.B., Poludetkina E.N., Vanyukova N.A. Unsaturated hydrocarbons of thermocatalytic origin in some oils and bitumens from the southern part of Anadyr basin. Petrol. Chem. 2010. V. 50. N 3. P. 189-199. DOI: 10.1134/S0965544110030035.
