アスファルテン分子構造パラメータの分子量依存性 佐藤信也,鷹觜利公 Three asphaltenes recovered from the vacuum residue of Middle East crude oil mixture (ME), the atmospheric residues of Minas crude oil (MI) and Cold lake oil sand bitumen (CL), were separated into 5 fractions (Fr1-Fr5) according to average molecular weight (Mn) and a fraction from effluent (Fr6) by preparative gel permeation chromatography (GPC), with >95 wt% of the total recovery. The original asphaltene and the fractions were analysed by elemental analysis, 1

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... H-NMR and analytical GPC to obtain the input data for an average molecular structural analysis (H/C, N/C, S/C atomic ratios, and atomic ratios of hydrogen types). The dependencies of those parameters on Mn were represented using 1 or 2 linear fitting equations, respectively. Using the equations, the parameters were calculated followed by the estimation of carbon aromaticity (fa) from those parameters. An average molecular structural analysis was applied to Fr1-Fr5 fractions at several Mns to estimate the numbers of units (condensed aromatic ring systems) and aromatic rings per molecule (M and Ra). M was 1.0 at low Mn range, then increased with increasing Mn. Ra increased linearly with increasing Mn. The numbers of aromatic rings per unit (Ra/M) were about 8-10 at M=1.0 in every original asphaltene, and then increased up to 13-15 for ME and MI, but kept about 9 for CL. An average molecular structural analysis was also performed for every original asphaltene and Fr6 fraction. In the case of ME and MI, Ra/M for Fr6 was larger than that for original asphaltene, and MI had larger unit size than ME. On the other hand, Fr6 fractions for CL had almost the same Ra/M as original asphaltene, while Fr6 fraction contained more hetero atoms. 中東混合原油の減圧残渣,ミナス原油常圧残渣および Cold Lake 産オイルサンドビチューメンより回収した3種類のアス ファルテン (ME,MI,CL)を分取ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより,分子量順の5フラクション (Fr1-Fr5)お よび廃液から回収したフラクション (Fr6) に分画した。この分取におけるアスファルテンの全回収率は 95 wt%以上であった。 原料と各フラクションは元素分析,核磁気共鳴分析および分析用ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる分析を行 い,平均分子構造解析用の入力データを取得した。次いでこれらの入力データの分子量依存性を 1 ~ 2 本の直線の近似式 で示した。 これらの近似式を用いて一連の分子量における平均分子構造解析用入力パラメータを推算し,さらにアスファルテンの芳 香族性指数(fa)を推算した。次いでこれらのパラメータを用いて各分子量における1分子あたりの芳香環系の数(M)と芳 香環数(Ra) ,および芳香環系 1 個あたりの芳香環数(Ra/M)を求めた。 低分子量領域では M=1.0 であったが,分子量がある値を超えると分子量の増加とともに増加した。その値は油種により 異なっていた。Ra はそのような境界はなく,分子量の増加とともに増加した。Ra/M は M=1.0 の範囲ではどの油種でも 8 ~ 10 であったが,ME と MI では分子量の増加につれて 13 ~ 15 程度に増加した。しかし,CL では分子量が増加しても Ra/M は 9 程度で ME や MI のような増加は見られなかった。 次いで原料のアスファルテンと Fr6 について平均分子構造解析を行った。ME と MI ではどちらも Fr6 の Ra/M は原料 の値より大きかった。その大きさは MI > ME であった。CL は原料とほぼ同じ Ra/M の値を示す一方,多くのヘテロ元素 を含んでいた。