مقدار آسفالتن

هدف این پژوهش، تدوین یک استاندارد کلی برای تعیین روشی جامع  به منظور اندازه گیری مقدار آسفالتن  نامحلول در هپتان  موجود در موادی مانند نفت کوره باقی مانده، قیر، روغن روان‌کننده، سوخت دیزل، نفت گاز و نفت خام است. دقت  این استاندارد برای مقادیر کسر جرمی نیم درصد و کسر جرمی ۳۰ درصد  قابلیت کاربرد دارد. از  این رو ممکن است برای  مقادیر کسر جرمی دیگر، اندازه ای متفاوت تری به دست بیاید. همچنین نفت و فرآورده های نفتی که حاوی افزودنی باشند، ممکن است نتایج دیگری  را ارائه دهند. در تعیین این استاندارد از مراجع و منابع مختلف و استانداردهایی مانند ASTM D86، ASTM D1298، ASTM D4052 و …  استفاده شده است.

 تعریف آسفالتن

 آسفالتن نشانگر یک برش نفتی است که در حلال آروماتیک معین، محلول است. این برش نفتی بر اثر افزایش مقدار اضافی از یک حلال پارافینی خاص جدا می شود. در گذشته از بنزن به عنوان یک حلال آروماتیک استفاده می شد. اما از آنجایی که بنزن اثرات مضری روی سلامتی دارد معمولا کمتر از آن استفاده می شود.  همچنین لازم به ذکر است  که دقت این روش آزمون هنگام استفاده از بنزن و تولوئن یکسان است.  امروزه  در این روش از تولوئن داغ و حلال پارافینی هپتان به عنوان حلال آروماتیک استفاده می شود.

اهمیت و کاربرد

 آسفالتن ها، مولکول های آلی با بالاترین جرم مولکولی هستند که در نفت خام و فرآورده های نفتی  حاوی مواد باقی مانده وجود دارند. از آنجایی که آسفالتن ها برای سوختن کامل محصول، آخرین مولکول ها به شمار می آیند، ممکن است نشانه ای از دود سیاه نیز داشته باشند. در نظر داشته باشید که ترکیب آسفالتن ها  و دود سیاه معمولا شامل مقداری گوگرد، نیتروژن، و … است.

وسایل آزمون

 در تعیین این استاندارد از وسایلی مانند اتصالات شیشه ای و سنباده ای، استخراج کننده تقطیر برگشتی، سردکننده یا مبرد با یک سطح مارپیچ یا دو لایه ساده، ارلن مایر یا ارلن مخروطی از جنس شیشه بوروسیلیکات، ظرف تبخیر متصل به تبخیرکننده چرخان، درپوشی از جنس شیشه بوروسیلیکات اندازه متناسب ا  ارلن مایر، کاغذ صافی واتمن، قیف صافی از جنس شیشه بوروسیلیکات، انبرک  فولادی زنگ نزن با انتهای پهن، ترازوی دیجیتالی با دقت 0.1 میلی گرم،  گرمخانه با قابلیت ایجاد دمای 100 تا 110 درجه سانتی گراد، زمان‌سنج الکترونیکی یا دستی با دقت یک ثانیه،  میله همزن ز جنس شیشه یا پلی تترا فلوئورو اتیلن، استوانه مدرج ب ظرفیتی بین 50 تا 100 میلی لیتر ، مخلوط کن های عایق هوا و  ظرف خنک‌کننده استفاده شده است. همچنین از موادی مانند هپتان وتولوئن (متیل بنزن) با درجه نیتراسیون یا خلوص تجزیه ای نیز به عنوان واکنش گرها استفاده شده است.

نفت خام و فرآورده های نفتی- تعیین آسفالتن ها (مواد نامحلول در هپتان)

 در این روش مطابق با استانداردهایASTM D4057  و ASTM  D4177 نمونه برداری شده است. گزارش نهایی این آزمون، باید مطابق با استاندارد ASTM D6560، مقدار آسفالت نامحلول در هپتان با مقادیر کمتر از کسر جرمی  یک درصد و  با تقریب به کسر جرمی   0.05 درصد ارائه شود. همچنین مقدار آسفالتن نامحلول در هپتان با مقادیر بیشتر از کسر جرمی  یک درصد و با تقریب کسب جرمی 0.1 درصد مطابق با استاندارد ASTM D6560  نیز باید به عنوان گزارش آزمون قید شود.

 روش محاسبه استاندارد

 پس از اجرای آزمون و به دست آوردن داده های مختلف،  برای روش محاسبه از دو فرمول زیر استفاده شده است. این دو فرمول مقدار آسفالتن  فرآورده های نفتی را بر حسب درصد کسری جرمی و مقدار آسفالتن نفت خام آماده شده به روش تقطیر را  محاسبه می کنند.

 طبق این فرمول پارامترهایی مانند جرم آسفالتن ها و جرم آزمونه که هر دو بر حسب گرم هستند مورد استفاده قرار می گیرند. اگر مقدار آسفالتن فرآورده های نفتی را A در نظر بگیریم، از طریق فرمول زیر می توان این مقدار را به دست آورد:

A=100(M/G)

 مقدار آسفالتن را به روش دیگر نیز می توان به دست آورد. این روش آماده سازی باقیمانده نفت خام از طریق تقطیر نام دارد که با استفاده از دستگاه تقطیر خشک کن نمونه انجام داده شده است. این روش برای اندازه گیری مقدار آسفالتن با آماده سازی باقی مانده نفت خام  (روغن toppd شده تا دمای 26 درجه سانتی گراد ) مفید است.  در این روش  بک آزمونه وزن شده  از نمونه نفت خام  در دستگاه شیشه ای مشخص تقطیر می شود.  گرمای ورودی و سرعت تقطیر این آزمایش  شرایط معینی دارند.  در این روش فرآیند تقطیر نفت و فرآورده های نفتی در دمای 26 درجه سانتی گراد متوقف می شود و پس از آن جرم باقی مانده تعیین می گردد.  به جز دستگاه تقطیر با استاندارد ASTNM D86 در این آزمایش از دستگاه تقطیر خشک کن نیز استفاده می شود.  خود دستگاه خشک کن  شامل سانتریفیوژ، ظرف فولادی  یا قابلیت تحمل فشار 1000 کیلو پاسکال و گرمای 200 درجه سانتی گراد، دستگاه صافی مناسب برای فشار افزایش یافته  و جداکننده الکترواستاتیک نوع کاترل است.  با انجام این آزمایش و به دست آوردن پارامترهایی مانند جرم آسفالتن ها به گرم (M )، جرم باقی مانده حاصل از تقطیر بر حسب گرم (R)، جرم باقی مانده برحسب گرم (G) و جرم نمونه نفت خام تقطیر شده بر حسب گرم (D ) می توان از طریق فرمول زیر مقدار آسفالتن نفت خام آماده شده را برحسب درصد کسر جرمی (C) را به دست آورد:

C=100(MR/GD)

نفت خام و فرآورده های نفتی- تعیین آسفالتن ها (مواد نامحلول در هپتان)

به منظور به دست آوردن دقت مناسب در این آزمایش از تکرار پذیری آن استفاده شده است. اختلاف بین دو نتیجه آزمون متوالی که توسط یک آزمونگر در شرایط عملیاتی ثابت روی مواد آزمون مشابه و وسایل یکسان انجام شده است از طریق فرمول زیر به دست می آید که در آن  متغیر A،  نتیجه میانگین، بر حسب درصد کسر جرمی است.

r=0.1A

 علاوه بر این اختلاف نتیجه بین دو نتیجه مستقل و منفرد بر روی مواد و آزمون مشابه توسط آزمون گرهای مختلف و در آزمایشگاه های مختلف  که  بر طبق اصول تجدید پذیری استوار است نیز، از طریق رابطه زیر به محاسبه می شود  که در آن متغیر A ، نتیجه میانگین بر حسب درصد کسر جرمی است. در این آزمایش نمی توان اریبی را تعیین کرد. چرا که آسفالتن های  نامحلول در هپتان با این روش آزمون تعیین شده اند.