Determinación de la masa molar de asfaltenos mediante osmometría de presión de vapor

Determination of the Molar Mass of Asphaltenes Using Vapor Pressure Osmometry

La masa molar es una propiedad esencial para la caracterización de los asfaltenos y uno de los principales parámetros de entrada en los modelos de predicción de la precipitación. En la bibliografía se citan masas molares entre 1.000 y 10.000 g.mol^-1 para los asfaltenos, dependiendo de la técnica, el origen del petróleo, la naturaleza del disolvente y la temperatura. En este trabajo se determinó por osmometría de presión de vapor la masa molar media numérica para dos asfaltenos en tolueno, el C7I (insoluble en heptano) y el C5I (insoluble en pentano). Los datos experimentales se evaluaron teniendo en cuenta los efectos de la agregación de los asfaltenos en solución y su mayor dispersión a bajas concentraciones. También se realizaron ajustes matemáticos para cumplir con el sesgo de curva para diluciones infinitas, cuyo objetivo era encontrar valores más precisos para la masa molar. Los resultados hallados se compararon con los métodos convencionales aplicados al análisis de la osmometría de presión de vapor y variaron de 3.200 a 5.200 g.mol^-1 para los asfaltenos C5I y de 4.100 a 5.400 g.mol^-1 para los C7I.

INTRODUCCIÓN

El petróleo consiste en una mezcla compleja de hidrocarburos que pueden dividirse según diversos criterios, como la polaridad, que los clasifica en asfaltenos, resinas, aromáticos y saturados. Entre ellos, los asfaltenos y las resinas destacan por ser macromoléculas con tendencia a la autoasociación, lo que los hace especialmente importantes para la industria petrolera porque, durante las distintas fases de producción y transformación, pueden volverse inestables debido a las variaciones de composición, temperatura y presión, causando diversos problemas operativos. Los principales problemas relacionados con los asfaltenos son la floculación; la formación y estabilización de emulsiones y espumas; alteraciones de la humectabilidad original del yacimiento; y, sobre todo, la deposición, que suele consistir en precipitación seguida de sedimentación. Estos problemas pueden reducir la productividad y aumentar los costes del proceso.

El Instituto del Petróleo de Londres (Reino Unido), en Standard methods for analysis and testing of petroleum and related products (1989), define los asfaltenos mediante el método IP143/84 como sólidos amorfos, de color entre marrón oscuro y negro, precipitados por la adición de un exceso de n-heptano y solubles en tolueno o benceno caliente. En la práctica, este procedimiento se utiliza para separar diferentes fracciones de asfaltenos, como el C5I (insoluble en pentano) y C7I (insoluble en heptano). Como se trata de sistemas polidispersos, se espera que cada fracción tenga diferentes valores medios de masa molar. La masa molar es una propiedad útil para caracterizar los asfaltenos y representa un parámetro de entrada en los modelos que describen su precipitación en diferentes aceites. Para determinar la masa molar de los asfaltenos se utilizan técnicas como la osmometría de presión de vapor, la espectrometría de masas, la dispersión de la luz, las técnicas cromatográficas y la viscosimetría. En general, los resultados presentan limitaciones que pueden relacionarse, sobre todo, con la naturaleza compleja de estos sistemas.