アスファルテン

アスファルテンは、樹脂、芳香族炭化水素、飽和炭化水素（アルカンなどの飽和炭化水素）とともに原油中に含まれる分子物質です。 ^{[ 1 ] [ 2 ]}「アスファルテン」という言葉は、1837年にジャン＝バティスト・ブッサンゴーが、一部の瀝青の蒸留残渣がアスファルトのような性質を持っていることに気付いたときに造語されました。石油精製所から得られるアスファルトや瀝青製品の形のアスファルテンは、道路の舗装材、屋根の瓦、建物の基礎の防水コーティングとして使用されます。

アスファルテンは主に炭素、水素、窒素、酸素、硫黄から構成され、微量のバナジウムとニッケルも含まれる。C:H比はアスファルテンの供給源によって異なるが、およそ1:1.2である。アスファルテンは操作的にn-ヘプタン（C）として定義される。₇ H₁₆ )-不溶性、トルエン(C₆時間₅ CH₃ )原油、瀝青、石炭炭素質の可溶性成分uの範囲分子量分布を持つことが示されているが、溶液中の分子の凝集のため、平均値と最大値を決定することは困難である。 ^{[ 3 ]}

アスファルテンの分子構造は、溶液中で分子同士がくっつきやすいため、決定が難しい。^{[ 4 ]}これらの物質は、数百、あるいは数千もの個々の化学種を含む極めて複雑な混合物である。アスファルテンには特定の化学式はなく、個々の分子は構造に含まれる原子の数が異なる場合があり、平均的な化学式は産地によって異なる場合がある。SARA 、質量分析、電子常磁性共鳴、核磁気共鳴などの最新の分析法が用いられているにもかかわらず、正確な分子構造を決定することは難しい。このような制約があるため、アスファルテンは主に酸素、窒素、硫黄のヘテロ原子を含む多環芳香族炭素環ユニットと、微量の重金属、特にキレート化されたバナジウムとニッケル、およびさまざまな長さの脂肪族側鎖から構成されている。^{[ 5 ]}世界中の原油から得られる多くのアスファルテンは、同様の環ユニットと極性および非極性の基を含み、これらが結合して非常に多様な巨大分子を形成している。^{[ 6 ] [ 7 ]}

加熱後のアスファルテン^{[ 8 ]}は、不揮発性（複素環式NおよびS種）、揮発性（パラフィン＋オレフィン、ベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、その他）に細分化されている。スペイト^{[ 9 ]}は、石油を揮発性飽和炭化水素、揮発性芳香族炭化水素、不揮発性飽和炭化水素、不揮発性芳香族炭化水素、樹脂、アスファルテンの6つの主要な留分に分離する簡略化された表現を報告している。彼はまた、炭素数と沸点を使用して石油の物理的境界を任意に定義したと報告している。

アスファルテンは現在、石油生成の過程で石油の源岩から移動してきたケロゲンの分散した化学的に変化した断片として広く認識されている。アスファルテンは、樹脂（構造と化学組成は似ているが、サイズが小さい）によって石油中に溶解していると考えられていたが、最近のデータによるとこれは誤りである。実際、アスファルテンは原油中および十分な濃度のトルエン溶液中にナノコロイド状に懸濁していることが最近示唆されている。いずれにせよ、アルカンやトルエンのような表面張力の低い液体では、アスファルテンのナノコロイド懸濁液を維持するために界面活性剤は必要ない。

アスファルテンのニッケルとバナジウムの比率は、石油の根源岩の古堆積環境のpHとEh条件を反映しており（Lewan、1980;1984）、そのため、この比率は石油業界で石油間の相関関係や石油探査の潜在的な根源岩の特定に使用されています。

重質油、オイルサンド、ビチューメン、および生物分解油（バクテリアはアスファルテンを同化できないが、飽和炭化水素や特定の芳香族炭化水素異性体は酵素的に容易に分解するため）は、中API油や軽質油よりもはるかに高い割合でアスファルテンを含んでいる。コンデンセートにはアスファルテンはほとんど含まれていない。

特定の種類のアスファルテンではグラムあたりの電子スピンの比率が一定であるため^{[ 10 ]}、石油中のアスファルテンの量は、その常磁性シグネチャ（EPR）を測定することによって決定できます。石油が生産される際に坑口で石油のEPRシグネチャを測定すると、アスファルテンの量が変化しているかどうか（例えば、下部のチューブ内での沈殿や剥離によるもの）を直接的に知ることができます。^{[ 11 ]}

さらに、アスファルテンの凝集、沈殿、堆積は、モデリング^{[ 12 ] [ 13 ]}や機械学習^{[ 14 ]}の方法によって予測できる場合があり、画像法やろ過法を用いて実験室で測定することもできます。

アスファルテンは原油に高い粘度を与え、生産に悪影響を及ぼす。さらに、個々の油田における原油中のアスファルテン濃度の変動は、数多くの生産上の問題を引き起こす。

• トリン

• OilfieldWiki.com（油田百科事典）によるアスファルテンに関する詳細な記事
• Irwin A. Wiehe によるアスファルテンファウリングに関する記事
• 高圧近赤外分光法による原油およびモデル系からのアスファルテン凝集の研究（出典 ：米国化学会）
• イリノイ大学シカゴ校のGA Mansoori教授による、アスファルテンとその石油汚染における役割に関する包括的なウェブサイト。