view in publisher's site

Advances in Asphaltene Petroleomics. Part 3. Dominance of Island or Archipelago Structural Motif Is Sample Dependent

Asphaltene structure is one of the most controversial topics in petroleum chemistry. The controversy is centered on the organization of aromatic cores within asphaltene molecules (single aromatic core, island and multiple aromatic core, archipelago) and specifically the inconsistency between the island model and the composition of the products derived from asphaltene pyrolysis/thermal cracking. Such products are consistent with the coexistence of island and archipelago asphaltene structural motifs. However, the archipelago model continues to lack the widespread acceptance of the petroleum community, in part due to mass spectrometry results in support of the island model. In the first and second part of this series, we demonstrated that the disproportionally high atmospheric pressure photoionization (APPI) ionization efficiency (monomer ion yield) of island species is due to weak nanoaggregation of large aromatic cores which do not extensively aggregate in toluene, whereas more archipelago-dominant fractions were shown to have low monomer ion yield due to a greater propensity for aggregation. The discrepancy leads to bias toward the selective ionization of island compounds and thus the erroneous mass spectrometry support of the predominance of the island structural model. A separation method based on aggregation trends and therefore the efficiency of monomeric ion production is critical to access archipelago structures. In the work presented herein, we demonstrate that dominance of island or archipelago structural motif is sample dependent. We present the positive-ion APPI Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS) characterization of asphaltenes and asphaltene extrography fractions derived from Wyoming Deposit (island dominant) and Athabasca Bitumen (archipelago dominant) C7 asphaltenes. Wyoming Deposit asphaltenes resemble the “classical” island-type asphaltene structure: they exhibit a high concentration of highly aromatic/alkyl-deficient species with a compositional space close to the polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) limit. Fragmentation results from infrared multiphoton dissociation (IRMPD) confirm that island is the dominant structural motif in Wyoming Deposit C7 asphaltenes; the predominant fragmentation pathway for all extrography fractions consists of loss of CH2 units (or dealkylation), without significant loss of aromaticity. Conversely, Athabasca Bitumen C7 asphaltenes exhibit an “atypical” molecular composition. More than 40 wt % of the sample is extracted in the latest extrography fractions, which are composed of difficult-to-ionize species, a fraction of which exhibit atypically low double bond equivalent (DBE = 5–12) and extended homologous series with carbon numbers up to 60. The fragmentation behavior of all Athabasca Bitumen-derived fractions demonstrates a predominant contribution of archipelago motifs. Our results suggest that the Yen-Mullins molecular definition of asphaltenes cannot be used to describe all asphaltene samples. Island and archipelago structural motifs coexist, and extrography separation reveals a structural continuum that is enriched with archipelago motifs as a function of increasing molecular weight and polarity. The ratio island/archipelago is sample dependent, and its accurate quantification should significantly improve the economic value of asphaltene-enriched feedstocks by prediction of yields and optimal conditions for upgrading processes.

پیشرفت‌ها در Asphaltene Petroleomics. بخش ۳. تسلط جزیره و یا Motif ساختاری مجمع‌الجزایر "نمونه تحت تکفل"

ساختار Asphaltene یکی از موضوعات بحث‌برانگیز در شیمی نفت است. این مجادله بر سازمان هسته aromatic در داخل مولکول‌های asphaltene (هسته آروماتیک منفرد، جزیره و چند هسته‌ای آروماتیک، مجمع‌الجزایر)و به طور خاص تناقض بین مدل جزیره و ترکیب محصولات حاصل از شکست حرارتی / شکست حرارتی متمرکز شده‌است. چنین محصولاتی با هم‌زیستی جزیره و تشکیل motifs ساختاری asphaltene سازگار هستند. با این حال، مدل مجمع‌الجزایر، به دلیل نتایج طیف‌سنجی جرمی در حمایت از مدل جزیره، به عدم پذیرش گسترده جامعه نفت ادامه می‌دهد. در بخش اول و دوم این سری، ما نشان دادیم که کارایی یونیزاسیون فشار جوی بالا (APPI)در گونه‌های جزیره‌ای به دلیل ترکیب ضعیف هسته های آروماتیک بزرگ است که به طور گسترده در تولوئن مشاهده نمی‌شود، در حالی که بخش more - غالب به دلیل تمایل بیشتر به تجمع کم، عملکرد یون مونومر کم را نشان می‌دهد. این اختلاف منجر به انحراف به سمت یونیزاسیون انتخابی ترکیبات جزیره‌ای می‌شود و در نتیجه طیف‌سنجی جرمی نادرست از غلبه مدل ساختاری جزیره حمایت می‌کند. یک روش جداسازی مبتنی بر روند تجمع و بنابراین کارایی تولید یون monomeric برای دستیابی به ساختارهای مجمع‌الجزایر حیاتی است. در کار ارایه‌شده در اینجا، ما نشان می‌دهیم که تسلط جزیره یا نقش ساختاری مجمع‌الجزایر، وابسته به نمونه است. در این مقاله، ساختار مولکولی ion و آسفالتین به‌دست‌آمده از مشتقات resonance و آسفالتین به‌دست‌آمده از مشتقات asphaltenes و آسفالتین به‌دست‌آمده از asphaltenes Deposit وایومینگ (غالب جزیره)و Athabasca Bitumen (حاکم مجمع‌الجزایر)C۷ C۷ را معرفی می‌کنیم. asphaltenes Deposit وایومینگ به ساختار "نوع جزیره" کلاسیک " شباهت دارند: آن‌ها دارای غلظت بالایی از گونه‌های بسیار آروماتیک / آلکیل دار با یک فضای ترکیبی نزدیک به یک محدوده هیدروکربن آروماتیک حلقوی (PAH)هستند. نتایج حاصل از تجزیه multiphoton مادون‌قرمز (IRMPD)تایید می‌کند که این جزیره نقش اصلی ساختاری در asphaltenes Deposit Deposit Wyoming است؛ مسیر پراکندگی غالب برای تمام بخش‌های extrography شامل از دست رفتن واحدهای CH۲ (یا dealkylation)بدون از دست رفتن قابل‌توجه آروماتیک بودن است. در مقابل، Athabasca Bitumen C۷ C۷ یک ترکیب مولکولی "غیر معمول" را نشان می‌دهد. بیش از ۴۰ درصد از نمونه‌ها در آخرین بخش extrography که از گونه‌های difficult - to تشکیل شده‌اند، استخراج می‌شود که بخشی از آن معادل پیوند دوگانه پایین (DBE = ۵ - ۱۲)و سری‌های همولوگ با عدد کربن تا ۶۰ است. رفتار پراکندگی همه شکل‌های مشتق‌شده از Bitumen نشان‌دهنده سهم غالب موتیف های مجمع‌الجزایر است. نتایج ما نشان می‌دهد که تعریف مولکولی Yen - Mullins از asphaltenes را نمی توان برای توصیف همه نمونه‌های آسفالتین مورد استفاده قرار داد. موتیف های ساختاری مجمع‌الجزایر و مجمع‌الجزایر با هم هم‌زیستی دارند، و جدایی extrography، یک پیوستار ساختاری است که از بن مایه‌ها به عنوان تابعی از افزایش وزن مولکولی و قطبیت، غنی شده‌است. نسبت جزیره / مجمع‌الجزایر به نمونه وابسته است و مقدار دقیق آن باید به طور قابل‌توجهی ارزش اقتصادی of غنی‌شده با asphaltene را با پیش‌بینی بازده و شرایط بهینه برای ارتقا فرآیندها بهبود بخشد.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.