(57)【要約】本発明は、緩やかな加熱によって石油および油の混合物中のアスファルテンを解砕する方法である。アスファルテンの存在を小角中性子散乱によって判定する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩やかに加熱することを含む、石油および油の混合物中のアスファルテンを解砕する方法。
【請求項２】
前記石油および油の混合物に中性子を照射して小角中性子散乱（ＳＡＮＳ）強度Ｉを波数ｑの関数として求めることによりアスファルテン凝集体の存在を判定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記中性子散乱の波数ｑが１０−４Å−１≦ｑ≦１Å−１の範囲にあり、好ましくは１０−３Å−１≦ｑ≦１０−１Å−１の範囲にある、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
低いｑでのアスファルテン凝集体の表面散乱を説明する急激に減衰していく特徴と、アスファルテン粒子を説明する高めのｑでロールオフのあるプラトー領域の特徴と、高いｑでのインコヒーレント散乱を説明するための定数との寄与を含む物理モデルに基づく式に請求項２のＩ（ｑ）をフィッティングすることを利用して、石油ならびに石油流および／または製油所プロセス流の混合物の相溶性と非相溶性のレジメを判定する方法。
【請求項５】
式が式（１）によって与えられる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
非相溶性の判断基準を、混合の体積分率φｍの関数としてのアスファルテン粒子の低ｑでのプラトー強度ＩＬの曲線によって判定する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
非相溶性の判断基準を、式（２）によって与えられる剛体球の予測値からの混合体積分率の関数としてのＩＬの一貫した偏差によって判定する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
非相溶性の判断基準を、式（２）によって与えられる相関長の最大量によって判定する、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
非相溶性の判断基準を、アスファルテン粒子の低ｑプラトー強度とインコヒーレント散乱強度との合計に対する表面散乱強度Ｉｓｕｒｆの低ｑ値の優位によって判定する、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
非相溶性の判断基準を、３の値を超える指数法則の指数αによって判定する、請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
異なる混合の体積分率φｍにて請求項５で判定したアスファルテン粒子に対応する低ｑプラトー強度ＩＬと、接触反発力によって相互作用する球状粒子で推定される上記強度の挙動に対する予測結果との差に基づいて、非相溶性石油流および／または製油所プロセス流の混合物におけるアスファルテン凝集体の体積分率φａｇｇを推定する方法。
【請求項１２】
凝集体の体積分率φａｇｇを推定する式が式（２）および（３）によって与えられる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
石油の単位体積あたりのアスファルテン凝集体の全表面積ＳＶを低波数ｑでのアスファルテン凝集体からの表面散乱強度Ｉｓｕｒｆの振幅から求める、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
アスファルテン凝集体の内部構造に関連する平均長さスケールＲを式（４）を用いて推定する、請求項１２または１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアスファルテンを解砕することに関する。特に、本発明は、凝集を判定する方法とアスファルテンを解砕するステップとを含むものである。
【背景技術】
【０００２】
アスファルテンは、非極性溶媒、石油流またはプロセス流との混合またはブレンド時に凝集または溶液から析出することの多い、石油流留分または製油所プロセス流留分のひとつである。アスファルテンとは一般に若干アルキル化した多環芳香族の性質を持つさまざまな炭化水素分子を指すもので、酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子あるいは金属原子をその構造中に持つこともあれば持たないこともある。アスファルテンは重質原油中や残渣油中に多く含まれるのが普通であり、その大きさは小さく、さらにはおそらく石油流またはプロセス流に含まれる他のタイプの分子による溶媒和作用も働くことから、ときにはいくつかの分子が自己会合してミセルコロイド状の構造体を形成し、溶液中で熱的に懸濁された状態のまま保たれると考えられている。このようないくつかの分子からなるミセル状の構造体を、同じく油中に懸濁状態で存在し得る単独の「アスファルテン分子」と区別して「アスファルテン粒子」と呼ぶ場合がある。アスファルテン粒子は大きさが２０ナノメートル未満のものが一般的であるが、これは石油流またはプロセス流の得られた場所や油中濃度によって変わる可能性がある。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５，９９７，７２３号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，８７１，６３４号明細書
【非特許文献１】
米国商務省編「標準技術局（ＮＩＳＴ）冷中性子研究所」（１９９６年１月）
【非特許文献２】
ヴィーエ（Ｗｉｅｈｅ）：「Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｏｕｌｉｎｇ  ｂｙ  Ｉｎｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  Ｃｒｕｄｅｓ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  Ｏｉｌ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ  Ｍｏｄｅｌ（原油の相溶性モデルを用いての非相溶性原油によるファウリングの防止）」、Ｐｒｏｃ．  ＡＩＣｈＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔ．  Ｃｏｎｆ．  Ｐｅｔｒｏｌ．  Ｐｈａｓｅ  Ｂｅｈａｖｉｏｒ  ａｎｄ  Ｆｏｕｌｉｎｇ  １９９９、１：３５４〜３５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
石油の精製前原油流および／または製油所プロセス流を２種類またはそれ以上一緒にブレンドすると不溶性アスファルテンの沈殿が起こり得ることは周知である。「アスファルテン凝集体」という用語は、懸濁状態のアスファルテンを含む油に非極性石油流および／または製油所プロセス流をブレンドした際に生じる引力相互作用により、アスファルテン粒子およびアスファルテン分子が互いに引き合ってさらに大きな沈殿塊を形成したものを意味する。これらのアスファルテン凝集体は一般に大きさがミクロンレベルであり、何も使用せずに裸眼で確認できるような大きさであることもある。また、これらの凝集体は一般に析出前にその周囲にあった油の混合物より密度が高いため、ゆっくりと沈積していくことが多い。このような油流および／またはプロセス流をブレンドしてアスファルテンの凝集または沈殿が生じる場合、ブレンド時にアスファルテンの沈殿が起こらない相溶性の油に対して、これらの油同士を非相溶性であるという。沈殿したアスファルテンは、短時間で高温まで加熱すると精製設備におけるファウリングの原因になることが知られているため、望ましくないものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、緩やかな加熱によって石油混合物中のアスファルテンを解砕する方法である。本発明の好ましい一実施形態では、混合物に中性子を照射して小角中性子散乱の度合いを波数の関数として求めることで、凝集したアスファルテンと凝集していないアスファルテンの存在を判定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明はブレンド石油混合物中のアスファルテンを解砕するための緩やかな加熱を含む。好ましい実施形態では、混合物に中性子を照射して小角中性子散乱を測定することでアスファルテンの存在を判定する。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態は、石油中のアスファルテン凝集体あるいは、精製前原油または石油から得られる精製油を成分として含む場合がある２種類以上の石油の混合物中のアスファルテン凝集体の存在を求め、その量を測定するための高感度中性子散乱を含む。このような凝集体の存在が製油所でのファウリングやコーキングに結び付いてきた（特許文献１および特許文献２参照）ことから、通常の光学顕微鏡では検出できないサブミクロン構造を含むこともある凝集体の存在を客観的に評価できると望ましい。一方、小角中性子散乱（ＳＡＮＳ）を使用すれば、石油混合物に含まれるナノメートル台からミクロン台の大きさのアスファルテン構造体を検出できることが分かっている。アスファルテンに対する従来の中性子散乱研究とは異なり、コントラストを強くするために混合物中のいずれかの成分を重水素化する必要はない。
【０００８】
小角中性子散乱は十分に確立した手法であり、（非特許文献１）に説明されている。この手法では、波長λ＝５Åの冷中性子平行ビームを被験材料に当てる。サンプルの後ろに配置した二次元アレイ検出器によって、原油混合物から散乱する中性子の強度Ｉを波数ｑの関数として測定する。ここで、波数と透過した中性子ビームに対する散乱角θとの間には式ｑ＝（４π  ｓｉｎ（θ／２））／λの関係が成り立つ。散乱は中性子の散乱長密度が不均一なことが原因で生じるものであり、この散乱長密度は、散乱断面積と被験材料の持つさまざまな原子核の近接度とに関係がある。２ｍｍ厚の水晶セル内に保持した石油混合物についてのＳＡＮＳを行うことで、最適な場合では凝集体表面からの散乱による低いｑでのＩ（ｑ）の著しい増加とアスファルテン凝集体の存在とを結び付けられることが明らかになっている。
【０００９】
スエディエ（アスファルテン含有重質原油）とフォーティーズ（相対的に軽質のパラフィン基原油）との混合物で測定したＩ（ｑ）を、相対的に重質のスエディエ原油の一連の混合体積分率φｍについて図１に示す。相溶時のφｍでは、Ｉ（ｑ）の形状はほぼローレンツ関数に従い、ｑがゼロに近付くにつれてｄ  ｌｎ  Ｉ（ｑ）／ｄ  ｌｎ  ｑで定義されるＩ（ｑ）の対数勾配もゼロに近付くことから、アスファルテンがナノメートルサイズの粒子状であることが分かる。しかしながら、混合物が非相溶の場合におけるφｍでは、ｑがゼロに近付くにつれてＩ（ｑ）の対数勾配の絶対値が３を超える（フラクタル表面またはフラクタルよりも密な表面を持つ凝集体に対応）ような形で低ｑ側に向かって著しい増加が観察される。このような対数勾配規準に基づいて上記原油の非相溶性の範囲を測定すると０＜φｍ≦０．５２になる。これは（非特許文献２）による報告（非相溶混合体積分率の範囲は０＜φｍ≦０．３３であるとの報告がなされていた）ならびに（特許文献１）に記載されている範囲よりも大きい非相溶性測定範囲であり、これによって今まで「非相溶性に近い」と呼ばれてきたものを定量化できる可能性がある。以上のことから、本願発明者らが採用したＳＡＮＳ測定法の方が感度が高いことが分かる。また、（特許文献１）の図１によれば、φｍ≒０．５２で混合するとファウリングを大幅に減らす結果につながることがあるが、光学顕微鏡的な方法でヴィーエ（Ｗｉｅｈｅ）とケネディ（Ｋｅｎｎｅｄｙ）が測定したφｍ≒０．３３での混合ではファウリングが発生し得る。これとは対照的に、混合体積分率を問わず相溶である２種類の原油すなわちＢＣＦ−２２とマリブライトとで測定したＩ（ｑ）を同じφｍの組について図２に示す。低いｑでのＩ（ｑ）の著しい増加は観察されず、混合物中にアスファルテン凝集体が存在しない事実と整合している。このような低いｑでの対数勾配の挙動の違いが、相溶性混合物と非相溶性混合物の本質的な違いを示す特徴なのである。このため、石油混合物をより一層正確に試験するためのツールとしてＳＡＮＳを利用することができる。最後に、スエディエ原油やフォーティーズ原油にはワックスの固体粒子が含まれているため、原油中にワックスの固体粒子が存在する場合であってもＳＡＮＳを使ってアスファルテンの凝集を検出できることが本願発明者らによって明らかになった。
【００１０】
また、以下の式を用いて実測Ｉ（ｑ）をフィットできることも明らかになった。
Ｉ（ｑ）＝Ｉｉｎｃｏｈ＋ＩＬ／（１＋ｑ２ζ２）＋Ｉｓｕｒｆ（ｑ／ｑ１）−α    （１）
【００１１】
ここで、Ｉｉｎｃｏｈは一定の高いｑでインコヒーレント散乱する中性子の強度であり、ＩＬはローレンツ関数の低いｑでのプラトー強度、ζは相関長（アスファルテン粒子の回転半径に比例）、Ｉｓｕｒｆはアスファルテン凝集体からの表面散乱に起因する強度の低ｑ値、αは低いｑでのＩ（ｑ）の対数勾配の絶対値であり、ｑ１は本実験で精査したうちの最も低いｑに固定されている。この式に含まれる項はそれぞれ単純な物理モデルに照らすと正当なものである。一定のインコヒーレント散乱の項は油に含まれるすべての自由分子の炭素に対する原子状水素の比と相関している。２番目のローレンツ項は凝集していないナノメートルサイズのアスファルテン粒子からの散乱と関係がある。最後に、３番目の指数法則項は、石油同士を混合するとアスファルテン粒子の部分集合の凝集が原因で早い段階で形成されるさらに大きなアスファルテン凝集体からの表面散乱に起因するものである。式（１）を使って実測Ｉ（ｑ）にフィットさせたものを図１および図２に実線で示す。フィットの品質は極めて良好である。
【００１２】
中性子散乱によって油の混合物の非相溶性を示すことができる単純な方法のひとつに、図３においてスエディエ／フォーティーズ原油混合物について黒い丸で示すように式（１）を使ってＳＡＮＳ  Ｉ（ｑ）データをフィットして得られるアスファルテン粒子のＩＬ（φｍ）の挙動を利用する方法がある。アスファルテンが事実上非極性溶媒（すなわち大半がフォーティーズ原油）中にある低いφｍでは、ＩＬ（φｍ）はφｍ≒０．５近辺まで上向きすなわち正方向の曲線を綺麗に描く。アスファルテン粒子を接触反発力によってのみ相互作用する球状粒子とみなし、低いｑでの希薄限界におけるその構造因子を考慮すれば、凝集が存在しない場合のφｍの関数として強度の推定挙動を計算で理論的に近似予測することが可能になる。凝集が存在しない場合の完全な剛体球でのＩＬ（φｍ）の挙動は次式によりＩＨＳ（φｍ）として予測される。
【００１３】
【数１】
2004532302.tif 000003
【００１４】
式中、分母はｑが限りなくゼロに近付くときの極限値における剛体球の構造因子Ｓ（ｑ，φｍ）を示し、ａ＝（１＋２φｍφｕ）２／（１−φｍφｕ）４、ｂ＝（１＋φｍφｕ／２）２／（１−φｍφｕ）４であり、φｕはφｍ＝１の未希釈油中におけるアスファルテン剛体球の有効体積分率を示し、Ｉｕは凝集していない「剛体球」アスファルテンからの散乱強度を示す。図３に実線で示すように、この式（２）の理論的予測ではφｍ＞０．５でデータがフィットされるだけである。低いφｍで一致が見られないことは、懸濁したアスファルテン粒子の集団が凝集によって枯渇してきていることを示す明らかな指標のひとつである。これとは対照的に、ＢＣＦ−２２とマリブライトとの相溶性原油混合物では、図４に示すように式（２）が０≦φｍ≦１の範囲全体にわたってＩＬ（φｍ）に良好にフィットし、曲線は明らかに下向きすなわち負の方向に向く。また、φｍの関数として粒子に関連した相関長の挙動に見られる一貫して異なった傾向を利用して相溶性の混合物と非相溶性の混合物とを区別し、非相溶性の範囲を求めることもできる。
【００１５】
アスファルテン凝集体表面での中性子散乱長密度の変化に起因して生じる表面散乱強度Ｉｓｕｒｆと指数法則の指数αとを利用して、なお一層直接的な方法で混合物の非相溶性を検出することもできる。一例として、スエディエ／フォーティーズなどの非相溶性混合物では、図５に示す表面散乱強度がφｍ＝０でのゼロから大きな有限値まで急激に増加する。この有限値はφｍ＞０の純粋な重質原油で得られるＩＬより有意に大きい値である。その後、φｍが大きくなるにつれて表面散乱強度は小さくなり、Ｉｓｕｒｆ（φｍ）がＩＬ（φｍ）＋Ｉｉｎｃｏｈ（φｍ）未満になると非相溶性の限界点に達する。この混合物ではφｍ＝０．５よりも若干上に上記の境界が生じる。このＩＬ+Ｉｉｎｃｏｈに対するＩｓｕｒｆから凝集を判定する規準を、φｍの関数として測定値の集合全体を必要とすることなく、特定のφｍにおける単独のＳＡＮＳ  Ｉ（ｑ）測定値に適用することができる。同様に、指数法則の指数値αを使って非相溶性の境界を求めることができる。スエディエ／フォーティーズ原油混合物では図６に示すように表面構造が少なくともフラクタルの性質の凝集体の出現がα＞３で画定される。このαに対する規準を用いる非相溶性の境界では非相溶性の限界値が他の規準と整合するφｍ≒０．５２になる。
【００１６】
石油の非相溶性を評価できるだけでなく、凝集体の内部構造に関連する平均長さスケールＲとアスファルテン凝集体の体積分率φａｇｇとを、式（１）を使ってＩ（ｑ，φｍ）へのフィットから推定することも可能である。図３の実線で与えられる非相溶性領域におけるフィッティングパラメータＩＬの値と剛体球予測ＩＨＳの値の差を利用して、次式により原油混合物のφａｇｇを推定する。
φａｇｇ（φｍ）＝φｕφｍ[ＩＨＳ（φｍ）-ＩＬ（φｍ）]／ＩＨＳ（φｍ）    （３）
【００１７】
これをスエディエ／フォーティーズについて計算した結果を図７に示す。この結果から、φｍ≒０．３前後の非相溶性領域の中心付近で凝集体の体積分率が最大になることが分かる。凝集体の体積分率が分かったら、油の単位体積あたりに含まれる凝集体の全表面積ＳＶを利用して、凝集体の内部構造の平均長さスケールＲを推定することができる。この全表面積は、内部構造は半径Ｒの球が相互接続されたものであるという近似を利用してＩｓｕｒｆ：Ｒ≒３φａｇｇ／ＳＶから得られるものである。アスファルテン凝集体と周囲の液体油混合物との境界での中性子散乱長密度のステップ変化Δρから得られる周知のポロッド散乱則により、ＳＶ：ＳＶ＝Ｉｓｕｒｆ／（２πΔρ２ｑ１−４）と表すことができるため、Ｒは次のようになる。
Ｒ≒６πφａｇｇΔρ２ｑ１−４／Ｉｓｕｒｆ          （４）
【００１８】
たとえば、α≒４、Ｉｓｕｒｆ＝５ｃｍ−１、φａｇｇ＝０．０１８になるφｍ＝０．４のスエディエ／フォーティーズ原油混合物についてみると、本願発明者らはΔρ＝２×１０１０ｃｍ−２およびｑ１＝６．５×１０−３Å−１の一般的な値でＳＶ＝３５５ｃｍ−１およびＲ≒１．５μｍになると推定している。あるいは、形としてはこれに似ているがこれよりもゆるやかな中性子散乱長密度の非ステップ変化を説明できるさらに一般的な方法を使って、本願発明者らはαの非ポロッド値を説明することができる。スエディエ／フォーティーズ原油混合物について求めたＲの値を図８に示す。凝集体の実際の空間エクステントについては平均内部構造長Ｒよりもかなり長くなることがある。
【００１９】
製油所で処理炉の壁面に炭素質物の堆積およびコーキングが発生するのを防ぐために、極めて高温の炉内環境に非相溶性石油混合物を導入する前に、このような混合物に含まれる凝集アスファルテンを緩やかな加熱によって解砕することができる。この緩やかな予備加熱については、高温にてインラインで原油をブレンドする方法あるいは、石油を製油所の極めて高い温度の処理炉に導入する前にアスファルテン凝集体を含有する石油または石油混合物を得て、タンク内で最大数時間かけて緩やかに加熱するなど、いくつかの方法で行うことができる。アスファルテンは、原子の内容、構造、分子量が大きく異なる一組の分子を含むものであるため、温度と石油または油の混合物をその温度に保持しておく時間次第で、このような緩やかな予備加熱はアスファルテン凝集体を完全ではないにしても実質的に解砕させるのに十分効果的なものとなり得る。精製設備でのファウリング率は流れ中に含まれる凝集（すなわち懸濁していない）アスファルテンの量に関係しているため、緩やかな加熱によってアスファルテンを部分的に解砕するだけでも役立つことがあろう。
【００２０】
上述したようにして小角中性子散乱を利用し、室温からＴ＝８０℃まで上昇させてスエディエ原油とフォーティーズ原油との混合物中のアスファルテンが解砕されていくのを観察した。この測定では、サンプルセルからの検出器距離によって設定した最低のｑはｑ１＝２．７×１０−３Å−１であった。温度を段階的に上昇させ、続いて約５０分後に特定の温度Ｔで散乱中性子の強度Ｉを波数ｑの関数として測定したところ、温度がほぼＴ＞７０℃を超えたあたりで低ｑ散乱強度の劇的な低下が認められた。フォーティーズ原油中にスエディエ原油を２０パーセント含む混合体積分率（φｍ＝０．２）での緩やかな加熱によるアスファルテン凝集体からの表面散乱の低下の一例を図９に示す。図９の実線は式（１）を使用してデータにフィットさせたものである。非相溶性領域でのφｍの異なる一組のスエディエ／フォーティーズ原油混合物について、加熱によってローレンツプラトー値ＩＬが図１０に示すように一貫して低下し、ＩｓｕｒｆおよびＳＶは図１１および図１２にそれぞれ示すようにさらに劇的に低下する。式（４）から明らかなようにφａｇｇはＩｓｕｒｆに比例するため、このような低ｑ散乱の低下は明らかにアスファルテン凝集体がほとんど解砕され、アスファルテンが熱的に混合物中に再懸濁されたことを示すものである。さらに根本的には、温度を上昇させることで、アスファルテン間の平均分子間ポテンシャルの吸引力のある（ａｔｔｒａｃｔｉｖｅ）井戸の深さが、熱エネルギに匹敵するか熱エネルギよりも小さくなるまで浅くなっているため、アスファルテンの大半が再分散されることを示している。以上、緩やかな加熱後におけるアスファルテン凝集体の解砕についてＳＡＮＳの手法を用いて説明したが、いくつかの光学的な手法を含む他の手法を利用してこの効果を明らかにすることもできる。同様に、超小角中性子散乱（ＵＳＡＮＳ）すなわち本願発明者らが示した例の場合よりも低いｑに対してＳＡＮＳを拡張したもののひとつなどの他のビームライン技術を利用して加熱後に解砕を検出することもできよう。
【００２１】
この緩やかな予備加熱法が他の方法にまさる利点として、費用増加の原因となり得る分散剤を添加する必要がなく、製油所の環境において容易に実現できるはずの温度だということがあげられる。解砕のキネティクスは、あらかじめ混合しておいた油向けの単純な温熱保持タンク法（ｗａｒｍ  ｈｏｌｄｉｎｇ  ｔａｎｋ  ａｐｐｒｏａｃｈ）や、あらかじめ温めておいた油のインライン混合ですら実現可能な手法になるほどの速さである。最後に、この方法は、いわゆる自己非相溶性原油すなわち、他の石油との混合が原因ではなく、生成過程で生じたアスファルテン凝集体をもともと含有する原油に対して利用できる可能性を秘めたものである。よって、予備加熱解砕の工程ステップに対応できる製油所で、アスファルテン凝集体を含有することが分かっている自己非相溶性原油または石油混合物を利用することが可能になるかもしれないのである。
【００２２】
加熱ステップに適した時間／温度範囲としては、４０から１５０℃の温度で１分間から４週間、あるいは４０から１００℃の温度で２分間から２４時間の好ましい範囲、４０から８０℃の温度で３分間から３時間のさらに好ましい範囲、４０から６０℃の温度で４分間から１時間の最も好ましい範囲が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】重質のスエディエ原油と軽質のフォーティーズ原油との混合物について軽質原油中における重質原油の混合体積分率φｍを変えて（φｍ＝０すなわちフォーティーズ原油のみ（黒い丸）、０．１（白い丸）、０．２（白い正方形）、０．３（白い菱形）、０．４（白い三角形）、０．５（白い逆三角形）、０．７（斜線入り正方形）、０．９（白い十字形）、１．０すなわちスエディエ原油のみ（黒い正方形））測定した中性子強度Ｉを波数ｑの関数として示したものである。実線は明細書中にて説明する式（１）に対するフィットである。
【図２】重質のＢＣＦ−２２原油とマリブ軽質原油との混合物について軽質原油中における重質原油の混合体積分率φｍを変えて（下から上の順でφｍ＝０すなわちマリブライト原油のみ（黒い丸）、０．１（白い丸）、０．２（白い正方形）、０．４（白い菱形）、０．６（白い三角形）、０．８（斜線入り正方形）、１．０すなわちＢＣＦ−２２原油のみ（黒い正方形））測定した散乱中性子の強度Ｉを波数ｑの関数として示した図である。実線は式（１）に対するフィットである。
【図３】スエディエ／フォーティーズ原油混合物について図１のデータをフィットして得られた、式（１）のローレンツ項ＩＬに関連した低いｑでの散乱強度を混合体積分率φｍの関数として示したものである。実線は式（２）の剛体球モデルを使用するとφｍ≧０．７でデータのフィットが得られることを示しており、φｕ＝０．１２となる。
【図４】ＢＣＦ−２２／マリブライト原油混合物について図２のデータをフィットして得られた、式（１）のローレンツ項ＩＬに関連した低いｑでの散乱強度を混合体積分率φｍの関数として示したものである。実線はＢＣＦ−２２原油のみの場合に式（２）の剛体球モデルを使用すると全データがフィットすることを示しており、アスファルテン粒子の体積分率φｕ＝０．０７７となる。
【図５】スエディエ／フォーティーズ原油混合物について図１のデータをフィットして得られた、式（１）のアスファルテン凝集体からの表面散乱に関連した低いｑでの散乱強度Ｉｓｕｒｆを混合体積分率φｍの関数として示したものである。
【図６】スエディエ／フォーティーズ原油混合物について図１のデータをフィットして得られた、式（１）のアスファルテン凝集体からの表面散乱に関連する指数法則の指数αを混合体積分率φｍの関数として示したものである。αの値は本質的に低いｑの極限値における両対数プロット上でのＩ（ｑ）の勾配の絶対値である。点線は、明細書中にて説明するようにアスファルテン凝集体が存在するか否かを判定するための規準としてのα＝３を示している。
【図７】スエディエ／フォーティーズ原油混合物について、明細書中にて式（３）で説明するような図３の実測ＩＬとＩＬに対する剛体球の予測との差から得られた、凝集したアスファルテンの体積分率φａｇｇを混合の体積分率φｍの関数として示したものである。
【図８】スエディエ／フォーティーズ原油混合物について、図５および図７にそれぞれ示すＩｓｕｒｆおよびφａｇｇから式（４）を用いて算出した、アスファルテン凝集体内のコンパクトな構造（ｃｏｍｐａｃｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の特徴のある長さスケールＲを混合の体積分率φｍの関数として示したものである。
【図９】スエディエ／フォーティーズ原油混合物について、スエディエの体積分率φｍ＝０．２で、Ｔ＝２５℃（黒い丸）、４０℃（十字線を引いた白い正方形）、５０℃（白い三角形）、６０℃（白い菱形）、７０℃（白い正方形）、８０℃（白い丸）の温度における散乱中性子の実測強度Ｉを波数ｑの関数として示したものである。明細書中にて説明するように実線は式（１）を用いたフィットである。
【図１０】φｍ＝０．１（白い丸）、０．２（白い三角形）、０．３（白い正方形）、０．４（白い菱形）でのアスファルテン粒子のローレンツ特徴に関連したプラトー強度ＩＬの温度依存性を示している。これらの値は異なる混合体積分率について式（１）を用いて温度依存性Ｉ（ｑ）をフィットさせて求めたものである。
【図１１】φｍ＝０．１（白い丸）、０．２（白い三角形）、０．３白い正方形）、０．４（白い菱形）でのアスファルテン凝集体からの表面散乱強度Ｉｓｕｒｆの低ｑ値の温度依存性を示している。これらの値は異なる混合体積分率について式（１）を用いて温度依存性Ｉ（ｑ）をフィットさせて求めたものであり、これらの値は各φｍおよびＴにおける実測Ｉ（ｑ１）とほぼ同一である。
【図１２】図１１に示すＩｓｕｒｆの値を用いて、明細書中で説明する式によって求めた、φｍ＝０．１（白い丸）、０．２（白い三角形）、０．３（白い正方形）、０．４（白い菱形）でのアスファルテン凝集体の表面対体積比ＳＶの温度依存性を示している。
【国際公開パンフレット】
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2004532302.tif 000005
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【国際調査報告】
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