zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2025-91-1-5-14zldm-2373Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISСравнение результатов определения группового углеводородного состава нефтяных образцов, полученных с применением различных методик жидкостной адсорбционной хроматографииA comparison of results of determining the hydrocarbon group-type composition of petroleum samples obtained using various test methods of open-column liquid chromatographyПанюковаД. И.PanyukovaD. I.

Дарья Игоревна Панюкова

119334, Москва, ул. Косыгина, д. 19

Daria I. Panyukova

19, Kosygina ul., 119334, Moscow

daria.paniukova@gmail.comОсиповК.OssipovK.

Константин Осипов

141700, Московская область, Долгопрудный, Научный переулок, д. 4

Konstantin Ossipov

4, Nauchny per., Moscow obl., Dolgoprudny, 141700

СавонинаЕ. Ю.SavoninaE. Yu.

Елена Юрьевна Савонина

119334, Москва, ул. Косыгина, д. 19

Elena Yu. Savonina

19, Kosygina ul., 119334, Moscow

МарютинаТ. А.MaryutinaT. A.

Татьяна Анатольевна Марютина

119334, Москва, ул. Косыгина, д. 19

Tatiana A. Maryutina

19, Kosygina ul., 119334, Moscow

Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского Российской академии наукРоссияVernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of RASRussian FederationООО «Страта Солюшенс»РоссияStrata Solutions LLCRussian Federation202526012025911514Copyright © Панюкова Д.И., Осипов К., Савонина Е.Ю., Марютина Т.А., 20252025Панюкова Д.И., Осипов К., Савонина Е.Ю., Марютина Т.А.Panyukova D.I., Ossipov K., Savonina E.Y., Maryutina T.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2373

Групповой углеводородный состав (SARA-состав) — одна из основных характеристик нефти, дающих представление о ее химической природе и определяющих качество получаемых нефтепродуктов. В мировой лабораторной практике данные о групповом углеводородном составе нефтяного сырья используют для оценки его коллоидной стабильности и совместимости с сырой нефтью, реакционной способности в различных процессах конверсии, прогнозирования физических свойств и т.д. Традиционно групповой углеводородный состав определяют в соответствии со стандартными и исследовательскими хроматографическими методиками, существенно различающимися между собой, что зачастую приводит к получению несопоставимых результатов анализа. В данной работе на примере различных нефтяных образцов российского происхождения (товарные нефти разных классов и два нефтепродукта) проведен сравнительный анализ результатов определения группового углеводородного состава, полученных в соответствии с двумя методиками жидкостной адсорбционной хроматографии. С применением стандартной методики ASTM D4124 (метод Б) и исследовательской методики, разработанной АО ВНИИ НП, определены содержания тождественных друг другу углеводородных групп в составе мальтеновой части нефтяных образцов: насыщенных (НУ) и парафино-нафтеновых (ПНУ) углеводородов, нафтеновых ароматических (НАУ) и ароматических (АУ) углеводородов, полярных ароматических (ПАУ) углеводородов и смол (С). Показано, что с увеличением плотности и вязкости нефтяных образцов в их составе понижается содержание менее полярных групп (НУ и ПНУ) и закономерно повышается содержание более полярных (ПАУ и С), а выраженного характера распределения групп НАУ и АУ не наблюдается. Статистическая обработка данных выявила незначимые различия результатов для «тяжелых и вязких» образцов нефти, несмотря на большую погрешность таковых, полученных по исследовательской методике. Получение сопоставимых результатов обосновывает использование обеих методик не только для анализа высококипящих нефтепродуктов, но и для анализа «тяжелых и вязких» образцов нефти.

The hydrocarbon group-type composition (so-called SARA-composition) is one of the main characteristics of oil, providing an information about its chemical nature and determining the quality of the obtained petroleum products. In world laboratory practice, data on the hydrocarbon group-type composition of petroleum feedstock are widely used to assess its colloidal stability and compatibility with crude oil, reactivity in various conversion processes, predicting physical properties, etc. Traditionally, the hydrocarbon group-type composition is determined in accordance with standard and research chromatographic methods that differ significantly from each other, which often leads to obtaining incomparable analytical results. In this paper, a comparative analysis of the results of determining the hydrocarbon group-type composition obtained in accordance with two test methods within the open-column liquid chromatography method is carried out for various of petroleum samples of Russian origin (commercial oils of different classes and two petroleum products). Using the standard test method ASTM D4124 (method B) and the research test method developed by JSC VNII NP, the content of identical hydrocarbon groups in the maltene part of petroleum samples was determined: saturated hydrocarbons (SH) and paraffinic-naphthenic hydrocarbons (PNH), naphthenic aromatic (NAH) and aromatic hydrocarbons (AH), polar aromatic hydrocarbons (PAH) and resins (R), respectively. It is shown that with an increase the density and viscosity of petroleum samples, the content of less polar groups (SH and PNH) in their composition decreases and the content of more polar groups (PAH and R) obviously increases, and there is no pronounced distribution pattern of the NAH and AH groups. Statistical processing revealed insignificant differences in the results for «heavy and viscous» oils, despite the large error of those obtained according to the research test method. Obtaining comparable results justifies the use of both test methods not only for the analysis of high-boiling petroleum products, but also for the analysis «heavy and viscous» oil samples.

нефтьнефтепродуктыгрупповой углеводородный составжидкостная адсорбционная хроматографиястандартная методикаисследовательская методикасопоставимость результатовoilpetroleum productshydrocarbon group-type compositionopen-column liquid chromatographystandard test methodresearch test methodcomparability of resultsРабота выполнена за счет средств бюджетного финансирования ГЕОХИ РАН.ReferencesSpeight J. G. Handbook of heavy oil properties and analysis. — Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2023. — 496 p.Speight J. G. Handbook of heavy oil properties and analysis. — Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2023. — 496 p.Stratiev D., Shishkova I., Palichev G. N., et al. Study of bulk properties relation to SARA composition data of various vacuum residues employing intercriteria analysis / Energies. 2022. Vol. 15. N 23. P. 9042 – 9063. DOI: 10.3390/en15239042Stratiev D., Shishkova I., Palichev G. N., et al. Study of bulk properties relation to SARA composition data of various vacuum residues employing intercriteria analysis / Energies. 2022. Vol. 15. N 23. P. 9042 – 9063. DOI: 10.3390/en15239042Shishkova I., Stratiev D., Kolev I. V., et al. Challenges in petroleum characterization — A Review / Energies. 2022. Vol. 15. N 20. P. 7765 – 7798. DOI: 10.3390/en15207765Shishkova I., Stratiev D., Kolev I. V., et al. Challenges in petroleum characterization — A Review / Energies. 2022. Vol. 15. N 20. P. 7765 – 7798. DOI: 10.3390/en15207765Karevan A., Zirrahi M., Hassanzadeh H. Standardized high-performance liquid chromatography to replace conventional methods for determination of Saturate, Aromatic, Resin, and Asphaltene (SARA) Fractions / ACS Omega. 2022. Vol. 7. N 22. P. 18897 – 18903. DOI: 10.1021/acsomega.2c01880Karevan A., Zirrahi M., Hassanzadeh H. Standardized high-performance liquid chromatography to replace conventional methods for determination of Saturate, Aromatic, Resin, and Asphaltene (SARA) Fractions / ACS Omega. 2022. Vol. 7. N 22. P. 18897 – 18903. DOI: 10.1021/acsomega.2c01880Schwettmann K., Hohne P., Stephan D. Comparison of column chromatography and solid-phase extraction on virgin and aged bituminous maltene phases / Mater. Struct. 2022. Vol. 55. N 242. P. 1 – 17. DOI: 10.1617/s11527-022-02079-4Schwettmann K., Hohne P., Stephan D. Comparison of column chromatography and solid-phase extraction on virgin and aged bituminous maltene phases / Mater. Struct. 2022. Vol. 55. N 242. P. 1 – 17. DOI: 10.1617/s11527-022-02079-4Wojewódka D., Dyguła P., Przyjazny A., Kamiński M. A novel thin layer chromatography-flame ionization detection method for saturated, asphaltenes, resins, and asphaltenes group-type composition analysis with reverse order of chromatogram development / J. Sep. Sci. 2023. Vol. 46. N 21. P. 1 – 9. DOI: 10.1002/jssc.202300198Wojewódka D., Dyguła P., Przyjazny A., Kamiński M. A novel thin layer chromatography-flame ionization detection method for saturated, asphaltenes, resins, and asphaltenes group-type composition analysis with reverse order of chromatogram development / J. Sep. Sci. 2023. Vol. 46. N 21. P. 1 – 9. DOI: 10.1002/jssc.202300198Karevan A. Development of New Chromatographic Approaches for bitumen Characterization / A Thesis (Calgary, Alberta) submitted to the faculty of graduate studies in partial fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy, 2023. — 125 p.Karevan A. Development of New Chromatographic Approaches for bitumen Characterization / A Thesis (Calgary, Alberta) submitted to the faculty of graduate studies in partial fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy, 2023. — 125 p.Bisht H., Reddy M., Malvanker M., Patil R. C., et al. Efficient and quick method for saturates, aromatics, resins, and asphaltenes analysis of whole crude oil by thin-layer chromatography-flame ionization detector / Energy Fuels. 2013. Vol. 27. N 6. P. 3006 – 3013. DOI: 10.1021/ef4002204Bisht H., Reddy M., Malvanker M., Patil R. C., et al. Efficient and quick method for saturates, aromatics, resins, and asphaltenes analysis of whole crude oil by thin-layer chromatography-flame ionization detector / Energy Fuels. 2013. Vol. 27. N 6. P. 3006 – 3013. DOI: 10.1021/ef4002204Guzman R., Rodríguez S., Torres-Mancera P., Ancheyta J. Evaluation of asphaltene stability of a wide range of Mexican crude oils / Energy Fuels. 2021. Vol. 35. N 1. P. 408 – 418. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c03301Guzman R., Rodríguez S., Torres-Mancera P., Ancheyta J. Evaluation of asphaltene stability of a wide range of Mexican crude oils / Energy Fuels. 2021. Vol. 35. N 1. P. 408 – 418. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c03301Панюкова Д. И., Савонина Е. Ю., Осипов К., Марютина Т. А. Зарубежный опыт определения группового углеводородного состава нефтяного сырья и нефтепродуктов / Журн. аналит. химии. 2024. Т. 79. № 4. С. 315 – 331. DOI: 10.31857/S0044450224040022Panyukova D. I., Savonina E. Yu., Ossipov K., Maryutina T. A. Determination the hydrocarbon group-type composition of petroleum feedstocks and products through foreing experience / J. Anal. Chem. 2024. Vol. 79. N 4. P. 366 – 378. DOI: 10.1134/S1061934824040117Савонина Е. Ю., Панюкова Д. И. Современное состояние и перспективы развития способов определения группового углеводородного состава (SARA-состава) нефти и нефтепродуктов (обзор) / Журн. прикл. химии. 2023. Т. 96. ¹ 5. С. 434 – 458. DOI: 10.31857/S0044461823050018Savonina E. Yu., Panyukova D. I. State of the art and properties for the development of methods for determining the group hydrocarbon composition (SARA Composition) of crude oil and petroleum products / Russ. J. Appl. Chem. 2023. Vol. 96. N 5. P. 503 – 524. DOI: 10.1134/S1070427223050014Jarne C., Cebolla V. L., Membrado L., et al. Gradient high-performance thin-layer chromatography for characterizing complex hydrocarbon-containing products / J. Planar Chromatogr. — Mod. TLC. 2023. Vol. 36. N 3. P. 335 – 349. DOI: 10.1007/s00764-023-00256-xJarne C., Cebolla V. L., Membrado L., et al. Gradient high-performance thin-layer chromatography for characterizing complex hydrocarbon-containing products / J. Planar Chromatogr. — Mod. TLC. 2023. Vol. 36. N 3. P. 335 – 349. DOI: 10.1007/s00764-023-00256-xShiskova I., Stratiev D., Sotirov S., et al. Predicting petroleum SARA Composition from density, sulfur content, flash point, and simulated distillation data using regression and artificial neural network techniques / Processes. 2024. Vol. 12. N 8. P. 1755 – 1780. DOI: 10.3390/pr12081755Shiskova I., Stratiev D., Sotirov S., et al. Predicting petroleum SARA Composition from density, sulfur content, flash point, and simulated distillation data using regression and artificial neural network techniques / Processes. 2024. Vol. 12. N 8. P. 1755 – 1780. DOI: 10.3390/pr12081755Rezaee S., Tavakkoli M., Doherty R., Vargas F. M. A new experimental method for a fast and reliable quantification of saturates, aromatics, resins, and asphaltenes in crude oils / Petroleum Sci. Technol. 2020. Vol. 38. N 21. P. 955 – 961. DOI: 10.1080/10916466.2020.1790598Rezaee S., Tavakkoli M., Doherty R., Vargas F. M. A new experimental method for a fast and reliable quantification of saturates, aromatics, resins, and asphaltenes in crude oils / Petroleum Sci. Technol. 2020. Vol. 38. N 21. P. 955 – 961. DOI: 10.1080/10916466.2020.1790598Kheirollahi S., BinDahbag M., Bagherzadeh H., et al. Improved determination of saturate, aromatic, resin, and asphaltene (SARA) fractions using automated high-performance liquid chromatography approach / Fuel. 2024. N 371. P. 131884 – 131891. DOI: 10.1016/j.fuel.2024.131884Kheirollahi S., BinDahbag M., Bagherzadeh H., et al. Improved determination of saturate, aromatic, resin, and asphaltene (SARA) fractions using automated high-performance liquid chromatography approach / Fuel. 2024. N 371. P. 131884 – 131891. DOI: 10.1016/j.fuel.2024.131884Kharrat A. M., Zacharia J., Cherian V. J., Anyatonwy A. Issues with comparing SARA methodologies / Energy Fuels. 2007. Vol. 21. N 6. P. 3618 – 3621. DOI: 10.1021/ef700393aKharrat A. M., Zacharia J., Cherian V. J., Anyatonwy A. Issues with comparing SARA methodologies / Energy Fuels. 2007. Vol. 21. N 6. P. 3618 – 3621. DOI: 10.1021/ef700393aStratiev D., Shishkova I., Nikolova R., et al. Investigation on precision of determination of SARA analysis of vacuum residual oils from different origin / Pet. Coal. 2016. Vol. 58. N 1. P. 109 – 119.Stratiev D., Shishkova I., Nikolova R., et al. Investigation on precision of determination of SARA analysis of vacuum residual oils from different origin / Pet. Coal. 2016. Vol. 58. N 1. P. 109 – 119.Stratiev D., Shishkova I., Tankov I., Pavlova A. Challenges in characterization of residual oils. A review / J. Pet. Sci. Eng. 2019. Vol. 178. P. 227 – 250. DOI: 10.1016/j.petrol.2019.03.026Stratiev D., Shishkova I., Tankov I., Pavlova A. Challenges in characterization of residual oils. A review / J. Pet. Sci. Eng. 2019. Vol. 178. P. 227 – 250. DOI: 10.1016/j.petrol.2019.03.026Vempatapu B. P., Kumar J., Upreti B., Kanaujia P. K. Application of high-performance liquid chromatography in petroleum analysis: Challenges and opportunities / Trends Anal. Chem. 2024. Vol. 177. P. 117810 – 117822. DOI: 10.1016/j.trac.2024.117810Vempatapu B. P., Kumar J., Upreti B., Kanaujia P. K. Application of high-performance liquid chromatography in petroleum analysis: Challenges and opportunities / Trends Anal. Chem. 2024. Vol. 177. P. 117810 – 117822. DOI: 10.1016/j.trac.2024.117810Панюкова Д. И., Осипов К., Марютина Т. А. Исследование распределения микроэлементов в углеводородных группах нефти / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2024. Т. 90. № 1. С. 26 – 33. DOI: 10.26896/1028-6861-2024-90-1-26-33Panyukova D. I., Ossipov K., Maryutina T. A. Study of the distribution of microelements in oil hydrocarbon groups / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2024. Vol. 90. N 1. P. 26 – 33 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2024-90-1-26-33Осипов К., Мокочунина Т. В., Панюкова Д. И. и др. Влияние солености воды на эффективность диспергентов нефти / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 9. С. 16 – 22. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-9-16-22Ossipov K. B., Mokochunina T. V., Panyukova D. I., et al. Influence of water salinity on effectiveness of oil dispersants / Inorg. Mat. 2023. Vol. 59. N 14. P. 1443 – 1448. DOI: 10.1134/S002016852314011XКалгин Ю. И., Строкин А. С., Тюков Е. Б. Испытание дорожных битумов и асфальтобетонных смесей: лаб. практикум. — Воронеж: Воронежский ГТУ, 2021. — 93 с.Kalgin Yu. I., Strokin A. S., Tyukov E. B. Testing of road bitumen and asphalt concrete mixtures: laboratory workshop. — Voronezh: Voronezh State Technical University, 2021. — 93 p. [in Russian].Гармаш А. В., Сорокина Н. М. Метрологические основы аналитической химии. — М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 2017. — 52 с.Garmash A. V., Sorokina N. M. Metrological principles of analytical chemistry. — Moscow: Lomonosov Moscow State University, 2017. — 52 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.