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Repositorio Institucional
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https://saber.ucv.ve/handle/10872/17023
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Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
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| dc.contributor.author | Alfonso Jiménez, Hasblady Gisella | - |
| dc.date.accessioned | 2017-11-07T14:33:34Z | - |
| dc.date.available | 2017-11-07T14:33:34Z | - |
| dc.date.issued | 2017-11-07 | - |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10872/17023 | - |
| dc.description.abstract | Proponer estructuras para las moléculas de asfalteno consistentes con sus propiedades fisicoquímicas y su comportamiento en el seno del crudo ha sido un reto para la ciencia y un tema que ha cobrado el interés de muchos investigadores. En el pasado se plantearon hipótesis que permitieron proponer el modelo tipo archipiélago que para la época resultaba coherente con los resultados experimentales, pero que en la actualidad no permite explicar porque existen diferencias tan grandes de solubilidad entre fracciones como A1 y A2 cuando por ejemplo, sus masas moleculares son prácticamente idénticas. Lo anterior es inconsistente con diferencias marcadas en estructura y al contrario sugiere que tales diferencias son pequeñas pero con un gran impacto en la solubilidad y en propiedades como por ejemplo punto de ebullición y densidad. En este trabajo se diseñó una metodología experimental basada en el fraccionamiento y caracterización de los asfaltenos provenientes de un RV Carabobo y sus fracciones, por técnicas como RMN de 13C y 1H, AE, FTIR, UV-visible, Contenido de vanadio y níquel por ICP/OES, SIMDIS, TGA, CC, Densimetría Digital, HPLC – MS y SEC, con el objetivo de identificar diferencias estructurales entre los asfaltenos y sus fracciones que puedan explicar el comportamiento de solubilidad descrito. La similitud entre los resultados obtenidos para los asfaltenos del RVC y sus fracciones durante la caracterización espectroscópica y espectrométrica realizada por las técnicas de RMN de 1H, FTIR, Uv-visible y HPLC-MS y a través de la determinación de sus PS y las diferencias observadas por RMN de 13C, AE, SIMDIS, TGA, CC, Densimetría Digital, SEC y en los valores de RED obtenidos partiendo del estudio de sus solubilidades en 66 solventes, resultaron consistentes con la hipótesis planteada en relación a la existencia de pequeñas diferencias estructurales entre las fracciones con la presencia de cadenas cerradas mayoritariamente en A1 y de cadenas abiertas en A2 siendo esta última fracción la responsable de la solubilización del asfalteno en la matriz del crudo. La caracterización fue extendida a los Compuestos Atrapados (CA) lográndose confirmar la capacidad que tienen los asfaltenos para actuar como trampas moleculares, enjaulando estos constituyentes del crudo, que participan efectivamente obstaculizando la formación de agregados y que de acuerdo con la caracterización realizada están constituidos por componentes solubles en n-heptano, más fácilmente convertibles, estructuralmente de menor aromaticidad o con mayor proporción de cadenas alifáticas abiertas y con contenido de metales asociados predominantemente a metaloporfirinas. La presencia de una mayor proporción de cadenas abiertas en A2 se evidenció a través del AE donde la relación H/C resultó menor para A1 (1,084) en comparación con A2 (1,185). Los resultados de SIMDIS son consistentes con la hipótesis planteada obteniéndose un IBP menor para A2 (528, 6°C) en comparación con A1 (543,6°C) como consecuencia de la presencia mayoritaria de cadenas cerradas en esta última. Los porcentajes de destilado (35% en A2 y 25% en A1) también son un reflejo del planteamiento previo. Los estudios realizados por TGA y CC reflejan las diferencias estructurales consideradas con un porcentaje de residuo para A1 (51,69%) mayor que para A2 (42,14%) al igual que las densidades obtenidas para las fracciones A1 (1214 kg/m3) y A2 (1202 kg/m3) que sugieren una mayor capacidad de apilamiento en A1 como consecuencia de su estructura. Finalmente los resultados de PS, más específicamente de la componente P, dan evidencia de mayor polarizabilidad como consecuencia de la aromaticidad y alto volumen molar en A1 (P = 8,5 MPa1/2) en comparación con A2 (P = 5,0 MPa1/2). Se observó una buena correlación entre los resultados de la caracterización de las fracciones A1 frente a AICHX y de A2 frente a ASCHX, consistente con similitudes estructurales entre cada par. La estimación de los PS de los asfaltenos del RVC y las resinas, en conjunto con la determinación de los valores RED y de la caracterización realizada, permitieron sugerir que durante la destilación al vacío del crudo Carabobo para obtener el correspondiente RV, ocurrieron cambios en la composición del crudo que afectaron su solubilidad, relacionados con pequeños cambios estructurales en las muestras. The proposition of model structures of asphaltenes which are consistent with physicochemical properties as well as the expected and found behavior inside the crude oil represents a challenge and subsequently has received the interest of many researchers. In the past, several hypotheses proposing the archipelago-type structure seemed to be coherent with the experimental results. Nevertheless, nowadays this model does not allow explaining the big differences between the fractions A1 and A2 solubility, being that, for example, its molecular weights are practically identical. The previous result does not agree with extensive structural differences but on the contrary it suggests small differences but with a great impact in solubility and other properties as boiling point and density. In this work an experimental methodology was designed based on the separation and characterization of Carabobo Vacuum Residue (CVR) asphaltenes and fractions A1 and A2, through 13C and 1H NMR, Elemental Analysis, FTIR, UV-Vis, ICP/OES (V and Ni content), SIMDIS, TGA, CC, Digital Densimetry, HPLC - MS and SEC, with the aim to identify structural differences between asphaltene fractions A1 and A2 in order to explain the solubility behavior above described. The spectroscopic and spectrometric characterization by 1H NMR, FTIR, Uv-Vis and HPLC-MS, in addition of the Solubility Parameter (SP) determination, showed similar results between CVR asphaltene fractions. On the contrary, differences between fractions were observed by 13C NMR, Elemental Analysis, SIMDIS, TGA, CC, Digital Densimetry, SEC, as well as the RED values obtained from the study of solubility in 66 solvents, using SPHERE Program. This behavior is consistent with the existence of small structural differences between the fractions, specifically the presence of closed hydrocarbon chains forming naphtenic cycles in A1 instead of open chains in A2, being this last fraction the responsible of the whole asphaltene solubility on the crude oil. In the other hand, according to the characterization, Trapped Compounds (TC) are constituted by soluble components in n-heptane, easier convertible, structurally less aromatics or with major presence of aliphatic open chains and with metals predominantly associated to metaloporphyrins. Therefore, caging of crude oil constituents by asphaltenes is confirmed, acting as molecular traps. Differences in H/C ratio between asphaltene fraction A1 (1,084) and A2 (1,185), in addition to differences in IBP value by SIMDIS (528, 6°C vs 543,6°C) can be attributed to more presence of closed chains to form cycles in A1. The distillate proportions (35 % in A2 vs 25 % in A1) agree with the previous exposition. Large difference in residue by TGA and CC between A1 and A2 (51,69 % vs 42,14 %) supports the structural differences above considered. Equally density values obtained for A1 (1214 kg/m3) and A2 (1202 kg/m3) suggest a best stacking capacity in A1 as consequence of its structure. Finally SP results, specifically P, indicate major polarizability in A1 as consequence of high aromaticity and high molar volume (P = 8,5 MPa1/2) in comparison with A2 (P = 5,0 MPa1/2). A good correlation was observed between the results of the characterization of the fractions A1 vs AICHX and A2 vs ASCHX, consistent with structural similarities between every pair. The estimation of the SP of CVR asphaltenes and resins, as well as the determination of the RED values and the further characterization, allowed suggesting that during the vacuum distillation of the Carabobo crude oil, changes in the composition of the crude oil affecting asphaltene solubility can occur, related to small structural changes in the samples. | en_US |
| dc.language.iso | es | en_US |
| dc.subject | Solubilidad | en_US |
| dc.subject | Asfaltenos | en_US |
| dc.subject | caracterización | en_US |
| dc.subject | modelos | en_US |
| dc.title | Solubilidad y Estructura Coloidal de Asfaltenos en Términos de sus Fracciones A1 y A2 y sus Compuestos Atrapados | en_US |
| dc.title.alternative | Solubility and colloidal structure of asphaltenes in terms of their fractions A1, A2 and their trapped compounds | en_US |
| dc.type | Thesis | en_US |
| Appears in Collections: | Doctoral |
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