Insights of asphaltene aggregation mechanism from molecular dynamics simulation

Abstract

Se estudió el proceso de agregación de asfaltenos utilizando té cnicas de dinámica molecular. Se utilizaron cuatro estructuras diferentes. Las primeras tres moléculas tienen una estructura continental, con núcleos aromáticos condensador, mientras que la cuarta pose e una estructura tipo archipiélago, con pequeños grupos de anillos ar omáticos conectados con cadenas saturadas. Las moléculas fueron construidas de manera atomística, en la cual cada átomo se desc ribe individualmente. Se calcula ron las fuerzas de interacción a 300 K y 200 atm; las fuerzas de Van der W aals y las interacciones elect rostáticas fueron evaluadas separadamente. Se calculó el paráme tro de solubilidad para las cuatro molécu las. Se encontró que las inte racciones de Van der Waals asoc iadas a los anillos aromáticos y las fuerzas electrostáticas ocasionadas princ ipalmente por la presencia de heteroátomos como oxígeno, azufr e y nitrógeno, son igualmente r elevantes en la agregación de moléculas de asfalteno. Para todas las molé culas se encontró que los sistemas de asfaltenos tienen menor e nergía en estado de agregación que en estado monomérico. Para las estruct uras continentales, la presencia de largas cadenas obstruye el proceso de formación de agregados. Para las estructuras tipo archipiélago, la flexibilidad de las moléculas facilita la agregación con ot ras estructuras. La presencia de heteroátomos ocasiona una fuerza repulsiva que dificulta la agregación. El volumen molecular y la energía de c ohesión también son sensibles a la confi guración geométrica y la compos ición de las especies, lo cual afecta el parámetro de solubilidad.