Изучение состава высокомолекулярных асфальтенов битуминозных нефтей с использованием реакции окисления, катализируемой ионами рутения

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью расширения объема данных о составе и строении асфальтеновых компонентов тяжелых нефтей, которые имеют значение для создания новых и модернизации существующих технологий переработки нетрадиционного углеводородного сырья. Цель: изучить структурные фрагменты в составе макромолекул асфальтенов битуминозных нефтей Ашальчинского, Усинского и Нурлатского месторождений с использованием реакции окисления, катализируемой ионами рутения. Объект: фракции высокомолекулярных асфальтенов, составляющих основную массу асфальтеновых компонентов ашальчинской, усинской и нурлатской нефтей (94,1; 92,1 и 95,0 отн. %). Методы: элементный анализ, криоскопия в бензоле, селективная химическая деструкция связей Cар.-C с использованием реакции окисления, катализируемой ионами рутения, хроматомассспектрометрия. Результаты. Установлено, что в структуре высокомолекулярных асфальтенов битуминозных нефтей Ашальчинского, Усинского и Нурлатского месторождений присутствуют фрагменты, связанные с ядром их молекул через мостики Cар.-C, и соединения, захваченные в полые ячейки макромолекулярных образований асфальтенов в процессе крекинга керогена. Из анализа продуктов окисления следует, что ковалентно связанные фрагменты представлены н-алканами состава C8-C32, алканами разветвленного строения (2-метилалканами состава C9-C30 и изопреноидами состава C15, C19, C20), C22-C24 хейлантанами, С27, C29-C33 гопанами и длинноцепочечными алкильными мостиками (C9-C30), соединяющими ароматические блоки. Большую часть фрагментов, связанных мостиками Cар.-C, составляют алканы линейного строения парафиновые цепи. Среди окклюдированных соединений идентифицированы типичные биологические маркеры - н-алканы и гопаны.

Relevance. Conditioned by the need to expand the amount of data on composition and structure of the asphaltene constituents of heavy oils. The data are important for creation of new and modernization of existing technologies for processing unconventional hydrocarbon raw materials. Aim. To study the composition of structural fragments in macromolecules of asphaltenes of bituminous oils from the Ashalchinskoe, Usinskoe, and Nurlatskoe oilfields using the ruthenium ioncatalyzed oxidation. Object. Fractions of high-molecular asphaltenes, which make up the bulk of the asphaltene constituents of the Ashalchinskoe, Usinskoe, and Nurlatskoe oils (94.1; 92.1 and 95.0 rel. %). Methods. Elemental analysis, cryoscopy in benzene, selective chemical destruction of Car-C bonds using a ruthenium ion-catalyzed oxidation, gas chromatography-mass spectrometry. Results. It has been established that the structure of high-molecular asphaltenes of bituminous oils from the Ashalchinskoe, Usinskoe, and Nurlatskoe oilfields contains fragments bound to the core of their molecules through Car.-C bridges and compounds trapped in the hollow cells of macromolecular entities of asphaltenes during kerogen cracking. It follows from the analysis of the oxidation products that the covalently bonded fragments are represented by C8-C32 nalkanes, branched C9-C30 alkanes (2-methylalkanes and C15, C19, C20 isoprenoids), C22-C24 cheilanthanes, C27, C29-C33 hopanes and long chain alkyl bridges (C9-C30) connecting aromatic blocks. Most of the fragments linked by Car.-C bridges are linear alkanes. Typical biological markers, i. e. n-alkanes and hopanes were identified among the occluded compounds.