原油中瀝青質(zhì)膠質(zhì)的危害與預(yù)防獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

原油中瀝青質(zhì)，膠質(zhì)的危害與預(yù)防獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入，推動(dòng)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，原油的開(kāi)發(fā)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義，同時(shí)也是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中重要的資源之一。原油組分中含有大量的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)，由于受到外界環(huán)境和自身的組成結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在實(shí)際的開(kāi)采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及處理過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)瀝青質(zhì)、膠質(zhì)沉淀的現(xiàn)象，對(duì)于產(chǎn)品的使用過(guò)程就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的老化現(xiàn)象，最終帶來(lái)重大的質(zhì)量問(wèn)題。為此，本文以瀝青質(zhì)、膠質(zhì)的沉淀原理為理論基礎(chǔ)，探討原油中瀝青質(zhì)的危害，探討如何預(yù)防原油中瀝青質(zhì)的危害，解決原油中瀝青質(zhì)、膠質(zhì)帶來(lái)的影響，促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】原油;瀝青質(zhì)，膠質(zhì);危害;預(yù)防措施

引言：

原油中的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)，它是一種褐色的易碎粉末狀物質(zhì)，并沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，遇熱會(huì)產(chǎn)生膨脹，當(dāng)瀝青質(zhì)處于300℃的高溫環(huán)境下，瀝青質(zhì)便會(huì)一部分縮合成焦炭、另一部分分解為氣體，膠質(zhì)介于瀝青質(zhì)與原油之間，呈現(xiàn)出半凝固粘稠狀態(tài)，具有一定的粘附性與較強(qiáng)的著色能力，一般為棕褐色與黑色，同時(shí)顏色還會(huì)隨著膠質(zhì)分子量的減小而逐漸變淺。膠質(zhì)與瀝青質(zhì)屬于同種化合物，這兩種物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量分別存在著許多重疊部分，在組成與結(jié)構(gòu)的變化中也具有連續(xù)性，因此，并不存在絕然的界限，都屬于相對(duì)分子質(zhì)量較大的化合物。膠質(zhì)瀝青質(zhì)憑借著自身獨(dú)有的特性可以沉積于接觸的介質(zhì)表面，形成表面沉積，對(duì)實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)較大的負(fù)面影響，因此，膠質(zhì)·瀝青質(zhì)的危害預(yù)防和治理是一項(xiàng)重要工作。

1.瀝青質(zhì)，膠質(zhì)的沉淀原理

瀝青質(zhì)的沉淀原理一般為部分瀝青質(zhì)在原油中溶解，另一部分瀝青質(zhì)則會(huì)以膠質(zhì)粒子狀態(tài)懸浮于原油中，這種狀態(tài)在受到外界因素影響或者破壞的情況下，就會(huì)導(dǎo)致原油體系內(nèi)出現(xiàn)瀝青質(zhì)沉淀。在原油膠體內(nèi)的瀝青質(zhì)沉積一般具有四種效應(yīng)，分別為立體膠態(tài)效應(yīng)、多分散性效應(yīng)、電動(dòng)力效應(yīng)和聚集效應(yīng)。瀝青質(zhì)可能按照其中一種或者多種效應(yīng)進(jìn)行沉降。首先，對(duì)于立體膠態(tài)效應(yīng)來(lái)說(shuō)，一般瀝青質(zhì)在原油中具有較強(qiáng)的自聚集特點(diǎn)如果在其中增加烷烴分子，就可以輕松地將瀝青質(zhì)從原油中分離出來(lái)，在增加膠質(zhì)等溶液，可以有效的吸附在瀝青質(zhì)的表面，形成大顆粒。這種立體膠態(tài)的穩(wěn)定性和交融及濃度有著直接關(guān)系;其次，對(duì)于多分散性效應(yīng)來(lái)說(shuō)，原油中瀝青質(zhì)的沉積與分散有著直接關(guān)系，原油中的各類(lèi)分子組成影響著瀝青質(zhì)的分散性，從而也決定了原油中的瀝青質(zhì)沉淀;第三，電動(dòng)力效應(yīng)在當(dāng)電荷交替流動(dòng)時(shí)，會(huì)與壁面產(chǎn)生電位差，從而影響膠體粒子的電荷變化，導(dǎo)致瀝青質(zhì)的沉降，一般為流體溫度、壓力以及瀝青質(zhì)的組成;最后，對(duì)于聚集效應(yīng)來(lái)說(shuō)，在原油中的膠質(zhì)溶液濃度降低，分子化學(xué)平衡將被打破，很容易從瀝青質(zhì)表面脫落，當(dāng)吸附量降低時(shí)，就會(huì)聚集在一起，從而形成較大的顆粒。

通過(guò)對(duì)原油中瀝青質(zhì)，膠質(zhì)沉降的原理進(jìn)行分析，能夠了解瀝青質(zhì)沉降與膠體分散體系的穩(wěn)定性有著直接關(guān)系，當(dāng)膠液不穩(wěn)定時(shí)就很容易造成瀝青質(zhì)析出，從而帶來(lái)一系列的危害。

2.原油中瀝青質(zhì)，膠質(zhì)的危害

通過(guò)對(duì)原油中瀝青質(zhì)沉淀原理的分析，探討原油中瀝青質(zhì)產(chǎn)生的危害。

2.1儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中瀝青質(zhì)的危害

原油中瀝青質(zhì)，膠質(zhì)的含量以及性質(zhì)都影響著原油的粘度，瀝青質(zhì)，膠質(zhì)在石油中的含量越多，原油的粘度越大，另外，對(duì)于瀝青質(zhì)，膠質(zhì)結(jié)構(gòu)模型來(lái)說(shuō)，掌握分子結(jié)構(gòu)的形成與其他元素結(jié)構(gòu)都有著緊密的聯(lián)系，同時(shí)N、S都在瀝青質(zhì)分子間占據(jù)著重要的地位，因此，為了有效的降低原油的粘度，傳統(tǒng)的方法仍舊存在著些許不足，以往知識(shí)采用加熱原油來(lái)提升原有溫度的方式，但是這一方法又會(huì)導(dǎo)致瀝青質(zhì)沉淀于加熱器表面，最終形成積碳，影響熱傳遞效率。另外，在高粘度的重質(zhì)油輸送時(shí)，還有一項(xiàng)常用的輸送技術(shù)，通過(guò)乳狀液輸送能夠?qū)崿F(xiàn)雙向輸送效果，上游需要乳化，下游需要破乳，由于原油中瀝青質(zhì)，膠質(zhì)的存在，就會(huì)在破乳后重新回到高粘度原有狀態(tài)，還需要再次進(jìn)行處理。

2.2石油煉制過(guò)程中瀝青質(zhì)，膠質(zhì)的危害

在原油的煉制過(guò)程中，由于重質(zhì)油中會(huì)含有大量的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)如圖所示：

因此，在煉油管道以及設(shè)備中經(jīng)常會(huì)由瀝青質(zhì)，膠質(zhì)造成的堵塞問(wèn)題，同時(shí)，由于瀝青質(zhì)內(nèi)富含較高的酸性官能團(tuán)，也會(huì)對(duì)碳鋼設(shè)備和管道造成一定的腐蝕現(xiàn)象，另外，原油瀝青質(zhì)內(nèi)含有大量的重金屬原色，會(huì)使催化劑中毒;瀝青質(zhì)內(nèi)也含有大量的稠環(huán)芳烴，在達(dá)到一定的溫度時(shí)，瀝青質(zhì)積聚與縮合就會(huì)使設(shè)備積炭，從而堵塞管道。

3.氧化鋁吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)定原油中的瀝青質(zhì)

3.1稱(chēng)取1-2克試樣（）于恒重的磨口錐形瓶中，按每克試樣加溶劑30毫升之比例加入正庚烷。

3.2將錐形瓶1與抽提器及冷凝器相連，置于電熱板上，打開(kāi)冷凝水，加熱回流半小時(shí)，使試樣與正庚烷混合均勻。

3.3在裝有定量濾紙的玻璃漏斗上過(guò)濾，先將錐形瓶1上部溶液倒入，濾液收集于錐形瓶2中，最后將沉淀及溶液搖動(dòng)后倒入漏斗，錐形瓶1中的殘留物用熱至50-60℃的正庚烷30毫升分三次洗滌，然后洗滌液并入漏斗中。

3.4冷卻后，取下錐形瓶1，在水浴上（85℃）蒸餾除去溶劑苯，最后移入烘箱內(nèi)，在（105～110）℃下恒重一小時(shí)，取出冷至室溫，稱(chēng)重為。

原油中瀝青質(zhì)含量計(jì)算：%=;-----瀝青質(zhì)重，克;-----加正庚烷前的試樣質(zhì)量，克。

4.原油瀝青質(zhì)，膠質(zhì)的危害預(yù)防策略

為了更好的擺脫瀝青質(zhì)造成的危害，需要充分結(jié)合瀝青質(zhì)的沉淀原理和產(chǎn)生的危害進(jìn)行分析，并積極的采取針對(duì)性解決措施，清除設(shè)備內(nèi)的堵塞物質(zhì)，避免瀝青質(zhì)，膠質(zhì)影響原油的生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)。

首先，在原油開(kāi)采方面，一般在瀝青質(zhì)，膠質(zhì)產(chǎn)生沉積的油井內(nèi)注入化學(xué)抑制劑，從而保證原油內(nèi)的瀝青質(zhì)，膠質(zhì)穩(wěn)定，避免瀝青質(zhì)，膠質(zhì)沉積，從而減輕瀝青質(zhì)，膠質(zhì)帶來(lái)的危害，一般選用的化學(xué)抑制劑包括苯、甲苯和二甲苯等化合物，并且適當(dāng)比例的混合溶液效果更理想。

其次，在CO2氣采過(guò)程中，為了降低CO2帶來(lái)的瀝青質(zhì)，膠質(zhì)沉積所造成的不良后果，對(duì)原油注入的CO2中添加化學(xué)助劑的實(shí)驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，在超臨界條件下，向油田注入的CO2中添加少量甲苯或芳香烴，可以減