asphaltène

Les asphaltènes sont des hydrocarbures polyaromatiques, généralement d'un poids moléculaire compris entre 1000 et 100 000 Da, qui restent insolubles lorsque le résidu de distillation du pétrole brut est traité avec des solvants aliphatiques légers comme le pentane ou l'heptane. Ils représentent la fraction la plus dense et la plus aromatique du pétrole, constituée de cycles aromatiques condensés avec substitution d'hétéroatomes (azote, soufre, oxygène) et des sites de coordination métallique. Contrairement aux maltènes et aux résines, qui se redissolvent dans ces solvants, les asphaltènes forment des agrégats de type colloïdal dans le pétrole brut et précipitent de manière irréversible lors du traitement par solvant.

L'importance pratique des asphaltènes réside dans la caractérisation du pétrole brut et la conception des raffineries. Les bruts à forte teneur en asphaltènes (supérieure à 3 % en poids) posent des défis de traitement importants: ils provoquent l'encrassement des échangeurs de chaleur, bouchent les pores des catalyseurs dans les unités de conversion, se déposent sous forme de coke sur les surfaces des équipements et déstabilisent les émulsions pendant la séparation. Les raffineries doivent tenir compte du comportement des asphaltènes lors du choix des catalyseurs d'hydrotraitement, de la sévérité du craquage et des technologies de séparation en aval. La gravité API est inversement corrélée à la concentration en asphaltènes, de sorte que les bruts lourds nécessitent des stratégies de manipulation spéciales.

Séparation et mesure

La procédure de fractionnement SARA (saturés, aromatiques, résines, asphaltènes) est la norme industrielle pour quantifier les asphaltènes. Le pétrole brut est d'abord séparé par précipitation au solvant et chromatographie. Les asphaltènes sont isolés comme la fraction insoluble dans le pentane, puis caractérisés par spectroscopie infrarouge, spectrométrie de masse et analyse élémentaire. Le choix du solvant (pentane ou heptane) affecte légèrement la limite entre les résines et les asphaltènes, c'est pourquoi les méthodes d'essai doivent spécifier explicitement le solvant.

Le nom reflète l'apparence et le comportement asphaltique de cette fraction: dans certaines conditions, les asphaltènes s'agrègent en masses solides ressemblant au matériau bitumineux utilisé dans le revêtement routier. Historiquement, les résidus riches en asphaltènes étaient directement mélangés aux produits bitumineux, bien que le raffinage moderne les convertisse de plus en plus en produits plus légers par craquage thermique ou catalytique.

Dans l'exploration et la production, la teneur en asphaltènes est un indicateur de qualité du brut utilisé dans les contrats de vente et la caractérisation des réservoirs. Les bruts biodégradés accumulent des asphaltènes au détriment des fractions légères, ce qui augmente les prix pour les producteurs mais accroît la complexité du raffinage. Comprendre le comportement de précipitation des asphaltènes est essentiel pour la gestion des pipelines, la stabilité des réservoirs et la sélection de stocks de mélange compatibles dans la production de carburant marin.