Asphaltenes Size Polydispersity Reduction by Nano- and Ultrafiltration Separation Methods – Comparison with the Flocculation Method

Abstract

Résumé -Séparation des asphaltènes par nano et ultrafiltration -Comparaison avec la méthode de floculation -Les asphaltènes contiennent une multitude de composés très polydisperses en terme de composition chimique et en terme de taille, ce qui rend leurs propriétés et leur comportement difficiles à décrire. Afin de mieux caractériser ces espèces, une voie envisagée est de réduire cette polydispersité. Dans cette étude, nous avons proposé deux approches différentes : la floculation (en faisant appel à des solvants et anti-solvants) et la filtration membranaire. Les différentes fractions d'asphaltènes obtenues par chaque méthode sont caractérisées en utilisant les techniques suivantes : la chromatographie d'exclusion stérique (SEC), l'analyse élémentaire, la résonance magnétique nucléaire (RMN-13 C) et la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS). Il a été montré que des agrégats asphalténiques de différentes tailles peuvent être séparés par la filtration membranaire d'une façon plus sélective qu'en utilisant la méthode conventionnelle de floculation. Comparés aux grands agrégats, les petits agrégats asphalténiques présen-tent une aromaticité plus faible et un caractère aliphatique plus élevé. Leurs chaînes alkyles semblent être également plus courtes et plus ramifiées. De plus, l'analyse élémentaire indique que les plus petits asphaltènes contiennent une concentration inférieure en métaux et sont préférentiellement enrichis en vanadium plutôt qu'en nickel. Les effets de la température et de la concentration sur la performance de la séparation membranaire sont étudiés. Abstract

Diffusion of asphaltene molecules through the pore structure of hydroconversion catalysts

“…One solution for future work is to develop new tools to recover a larger amount of narrow sized asphaltenes. (Marques et al, 2008) have proposed the use of membranes to filtrate asphaltene solutions in toluene. Nanofiltration was also proposed by Shaw (Zhao and Shaw, 2007) allowing the partition of the crude oil without any solvent addition.…”

Relation between Nanoscale Structure of Asphaltene Aggregates and their Macroscopic Solution Properties

“…Asphaltene solution polydispersity has been evaluated using ultracentrifugation [20,25] or nano-filtration [32] fractionation followed by a SAXS analysis of the fractions. It has been found that size distribution is large and obeys a power law.…”

Asphaltene Cross-flow Membrane Ultrafiltration on a Preparative Scale and Feedstock Reconstitution Method

“…Membrane conditioning was first performed using toluene, at 10 bar and 25°C. In a previous work (Marques et al, 2008), toluene was found to be adequate for asphaltene dispersion and to be compatible with the membrane material. Normapur TM 99.5%, VWR toluene was used after distillation and water elimination using a VWR Prolabo 3 Å molecular sieve.…”

“…In a recent work, ultrafiltration was found to be an adequate technique to separate asphaltene aggregates with different sizes at high selectivity in a lab-scale batch membrane filtration unit (Marques et al, 2008). Using nanofiltration techniques, other relevant recent studies searched to relate the impact of asphaltene aggregate size on coke deposition on hydroprocessing catalysts Shaw, 2007, 2008).…”