Асфальтосмолистые вещества, содержащиеся в нефти, при ее перегонке переходят в мазут в основном в своем первоначальном виде. Однако при крекинге мазута большая их часть трансформируется в твердые продукты асфальтосмолистого характера: асфальтены, карбены и карбоиды.
Смолы относятся к высокомолекулярной части нефти и поэтому при ее перегонке целиком переходят в мазут. Чем выше смолистость нефти, тем больше содержание смол в мазуте. Смолы также в большом количестве содержатся в крекинг-остатках. Элементарный состав смол: С=84,75%; Н=8,40%; S=2,50%; 0=4,35%.
Асфальтены являются продуктами окисления нейтральных смол, присутствуют также в нефтях и в большей своей части переходят в мазут. Асфальтены, выделенные из нефти, по внешнему виду представляют собой твердые аморфные вещества темно-бурого или черного цвета. По строению асфальтены близки к нефтяным смолам, но отличаются от них большей молекулярной массой (1500—3000), меньшим содержанием водорода и более низкой теплотой сгорания. В нефтях асфальтены содержатся в виде истинных или коллоидных растворов. В мазуте асфальтены находятся в коллоидном состоянии в виде структур, в которых асфальтовое ядро с большим отношением С/Н окружено рядом оболочек из ароматических углеводородов с постепенно понижающимся отношением С/Н.
Средний элементарный состав асфальтенов, выделенных из нефтей: С=84,5%; Н=8,2%; S=2,4%; 0=4,2%; N = 0,7%. Средний элементарный состав асфальтенов, выделенных из крекинг-остатков, несколько отличен: С=85,6%; Н=6,4%; S=4,3%; 0 = 3,7%.
Асфальтены, выделенные из мазута, имеют вид темного аморфного порошка, при температуре выше 300°С разлагающегося без плавления с образованием газа и кокса. При крекинге асфальтенов образуется до 60% кокса, в то время как при крекинге нейтральных смол выход кокса составляет от 7 до 20%- С ростом содержания асфальтенов в крекинг-остатке увеличивается его вязкость. Асфальтены крекинг-остатков отличаются от аналогичных веществ прямой перегонки большей склонностью к коагуляции.Карбены являются более конденсированными, чем асфальтены, веществами; в мазуте находятся в твердом виде и характеризуются повышенным содержанием кислорода. Карбены еще более, чем асфальтены, склонны к коагуляции, так как обусловливают не-стабильность крекинг-остатков. Внешне от асфальтенов карбены отличаются лишь более темной окраской
Карбоиды подобно карбенам также содержатся в мазуте в твердом состоянии. Плотность карбоидов значительно выше плотности мазута или крекинг-остатка. Исследованные образцы карбоидов по данным [4] имели: плотность pi;0 =1,228 кг/м3; зольность А°=7,24%, выход летучих V'"=15,3%; элементарный состав (на сухую массу): С=87,52%; Н=4,84%; S=l,17%; N=0,57%. Карбоиды, как и карбены, отличаются от асфальтенов внешне лишь более темной окраской. Однако, несмотря на внешнюю схожесть, карбоиды и асфальтены — вещества различные. Различие их определяется глубиной процессов конденсации при крекинге сырья. Присутствие карбоидов увеличивает нестабильность мазутов и особенно крекинг-остатков. Хотя при низких температурах скорость осаждения карбоидов из крекинг-остатков не велика, при повышении температуры вследствие увеличения разности плотностей твердых коксовых частиц и жидких компонентов и резкого снижения вязкости продукта скорость осаждения карбоидов увеличивается.
Особенностью асфальтосмолистых веществ является их неодинаковая растворимость. Если асфальтены растворяются во многих органических растворителях, то карбены растворимы лишь в сероуглероде, а карбоиды не растворяются ни в каких растворителях; карбоиды в связи с этим обычно называют коксом. С ростом плотности крекинг-остатков, являющихся основным компонентом высокосернистых мазутов, содержание асфальтосмолистых веществ возрастает, при этом повышается и вязкость крекинг-остатков.
В мазуте асфальтосмолистые вещества в большей своей части находятся в коллоидно-дисперсном или гру- бодисперсном состоянии, при этом грубодисперсная их часть (их основу составляют карбоиды и карбены) способна осаждаться -при отстаивании. Процесс осаждения в значительной мере зависит от температуры. Устойчивость коллоидно-дисперсной части асфальтосмолистых веществ в крекинг-остатке обусловлена адсорбцией ими нейтральных смол и высокомолекулярных циклических углеводородов, образующих защитные оболочки вокруг коллоидных частиц, которые препятствуют их коагуляции. Разрушение оболочек, вызываемое сме-шением крекинг-остатков с дистиллятами или их нагреванием, способствует коагуляции этих частиц с образованием агломератов, выпадающих в осадок. При содержании карбоидов в крекинг-остатках более 1 % нестабильность их резко возрастает, что вызывает серьезные затруднения на всех этапах работы с мазутом — от его хранения до сжигания. Осаждение кокса при хранении, транспорте и подогреве крекинг-остатков на днищах резервуаров, в мазутопроводах и на поверхностях нагрева теплообменных аппаратов приводит к дополнительным затратам, связанным с их очисткой и потерей топлива. Отложения карбоидов на поверхностях нагрева парогенераторов ухудшают теплообмен. Агломераты карбоидов и асфальтенов, образующиеся при коагуляции, могут вызвать закоксовывание форсунок. Содержание асфальтосмолистых веществ в мазутах в процессе их хранения непрерывно возрастает вследствие протекания окислительных и других процессов.
