Empleo de la técnica de dispersión de luz para estudiar las propiedades estructurales de los agregados de asfaltenos

Abstract

Los asfaltenos son una parte del crudo que tiene especial importancia debido a los problemas que ocasionan en todos los procesos de extracción y refinación del petróleo. A partir de mediciones de la intensidad dispersada por agregados de asfaltenos de crudos Furrial y Carabobo se pueden obtener las propiedades estructurales que sirvan para caracterizar y por ende ayudar a predecir el mecanismo de precipitación de las partículas de asfaltenos durante todas las fases asociadas a la producción del petróleo. El presente trabajo está orientado al estudio de las propiedades estructurales de dichos crudos, en soluciones tolueno-n-heptano, a partir de medidas realizadas mediante la técnica de dispersión de luz. Las diferencias obtenidas con respectos a cada uno de los crudos sirven para comparar las características de crudos inestables, que tienden a precipitar, como Furrial, con crudos estables, como es el caso de Carabobo. Se encontraron diferencias en las medidas de intensidad de luz realizadas para las distintas soluciones de cada asfalteno. En Carabobo se observa que la intensidad medida es independiente de la concentración de la solución. Caso contrario se observa en Furrial, donde al comparar las medidas de intensidad para varias soluciones de distinta concentración, se observan un decaimiento conforme disminuye la concentración. Para ambos tipos de asfaltenos se observa un decaimiento de la intensidad medida conforme aumenta el vector q, el cual está directamente relacionado con el ángulo de dispersión. La dimensión fractal fue estimada para ambos, dando para Carabobo df>2 y para Furrial df<2, lo que corresponde a mecanismos de agregación limitados por reacción RLCA y por difusión DLCA respectivamente. El mecanismo RLCA que rige la formación de los agregados de asfalteno Carabobo explica la estabilidad de éste crudo. Lo contrario aplica para asfaltenos Furrial, donde el mecanismo DLCA explica la inestabilidad de éste crudo. Además de esto, la dimensión fractal en el caso de Carabobo sugiere una estructura densa y más ordenada que para los agregados de Furrial, cuya dimensión fractal indica agregados de superficie y menos compactos. En cuanto a los radios de giro calculados para los agregados formados en cada caso, se observa que para Carabobo se tienen estructuras de un tamaño menor que para el caso de Furrial. En ambos casos los agregados están alrededor de los 2000nm, pero en Furrial se observan tamaños mayores debidos posiblemente a que el mecanismo RLCA permite la incorporación de un mayor número de partículas al agregado y por lo tanto la extensión de éste aumenta con respecto a los agregados de Carabobo. Si bien, el diagrama de Zimm fue realizado, no pudo estimarse del peso molecular de los agregados por problemas asociados al equipo. Sin embargo, de los datos obtenidos se infiere que para Furrial el peso molecular de los agregados es mayor que para los agregados de Carabobo, lo que sugiere que la estructura de los agregados inestables se encuentra formada por un mayor número de partículas.