Molecular Weight and Association of Asphaltenes: a Critical Review Masse moléculaire et association des asphaltènes : une revue critique

Abstract

The determination of asphaltene molecular weights is complicated by the tendency of asphaltene molecules to associate with each other and with other petroleum constituents, and reported molecular weights vary from 900 to 300 000. This paper reviews the methods (vapor pressure osmometry, size exclusion chromatography, ultrafiltration, ultracentrifugation, viscosity, small angle X-ray scattering, infrared spectroscopy, solubilization, and interfacial tension) that have been used to estimate asphaltene molecular weights and to probe association phenomena. It is concluded that asphaltene fractions from typical crudes have a number average molecular weight of 1 200-2 700 and a molecular weight range of 1,000-10,000 or higher. Intermolecular association phenomena are primarily responsible for observed molecular weights up to and in excess of 100,000 but detailed mechanisms of the intermolecular associations are not well understood. Certain observations suggest that asphaltene molecules are associated in reversedmicelles and that asphaltenes interact selectively with resins although the evidence on these points is subject to alternate interpretations. H-bond interactions between asphaltenes and resins have been demonstrated. La détermination de la masse moléculaire des asphaltènes est difficile à cause de la tendance qu'ont les molécules d'asphaltènes à s'associer les unes aux autres et avec d'autres constituants des pétroles. Ces masses moléculaires varient de 900 à 300 000. Cet article passe en revue les méthodes (osmométrie par tension de vapeur, chromatographie d'exclusion stérique, ultrafiltration, ultracentrifugation, viscosité, diffusion centrale des rayons X, spectroscopie infra-rouge, solubilisation et tension interfaciale) qui ont été utilisées pour estimer les masses moléculaires des asphaltènes et pour étudier les phénomènes d'association. On conclut que les asphaltènes extraits de bruts types ont des masses moléculaires allant de 1000 à 10 000 ou plus avec une moyenne se situant entre 1 200 et 2 700. Les phénomènes d'associations intermoléculaires sont les principaux responsables des masses moléculaires atteignant 100 000 et plus; cependant les mécanismes précis régissants ces associations sont mal compris. Certaines observations suggèrent que les molécules d'asphaltènes sont associées en micelles inversées et que les asphaltènes réagissent sélectivement avec les résines bien que ce phénomène soit sujet à des interprétations différentes. On a démontré l'existence de liaisons hydrogènes entre les asphaltènes et les résines.