Abstract The impact of thermal cracking reaction on asphaltene structure and morphology has been investigated by using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The structural and morphological changes at a microscopic level were monitored by comparing the parent asphaltenes from different vacuum residues (VRs) to their corresponding thermally treated asphaltenes, obtained from the by-product pitch after thermal treatment. The SEM analysis indicated that the asphaltene aggregates extracted from atmospheric residues have smooth and rough surfaces with agglomerate particles and bright inclusions. The SEM images of asphaltene aggregates that are extracted from the pitch samples after mild cracking demonstrated cleavage fracture morphology with obvious reduction in inclusions sizes and intensities. The TEM analysis, on the other hand, indicated that the asphaltenes from residual oils have tangled structures, with edges similar to a cauliflower. The tangled structure is mainly credited to the alkyl side-chains that impede the aromatic sheets from stacking. At mild cracking (400 °C), the asphaltene began to exhibit well-ordered layer structures near the edges due to the rupture of the alkyl side-chains. However, the tangled structure has been preserved in the interior of the sample. As the reaction severity increases (415 °C), the stacking of aromatic sheets became more evident even in the sample interior. At the most severe cracking condition (430 °C), an obvious reduction in the cluster diameter has been observed, which mainly resulted from the reduction in the number of aromatic sheets per stack.

中文翻译：

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沥青质表面形貌随热处理的变化

摘要 利用扫描电子显微镜 (SEM) 和透射电子显微镜 (TEM) 研究了热裂解反应对沥青质结构和形态的影响。通过将来自不同减压渣油 (VR) 的母体沥青质与其相应的热处理沥青质（从热处理后的副产品沥青中获得）进行比较，可以监测微观层面的结构和形态变化。扫描电镜分析表明，从常压渣中提取的沥青质集料表面光滑、粗糙，有团聚颗粒和明亮的夹杂物。从沥青样品中温和开裂后提取的沥青质骨料的 SEM 图像表明解理断裂形态，夹杂物尺寸和强度明显降低。TEM 分析，另一方面，表明来自渣油的沥青质具有缠结结构，边缘类似于菜花。缠结结构主要归因于阻碍芳族片堆叠的烷基侧链。在轻度裂解 (400 °C) 时，由于烷基侧链的断裂，沥青质在边缘附近开始表现出有序的层状结构。然而，缠结的结构被保留在样品内部。随着反应强度的增加 (415 °C)，即使在样品内部，芳香片的堆积也变得更加明显。在最严重的裂化条件下（430°C），观察到簇直径明显减小，这主要是由于每叠芳烃片的数量减少所致。表明来自渣油的沥青质具有缠结结构，边缘类似于花椰菜。缠结结构主要归因于阻碍芳族片堆叠的烷基侧链。在轻度裂解 (400 °C) 时，由于烷基侧链的断裂，沥青质在边缘附近开始表现出有序的层状结构。然而，缠结的结构被保留在样品内部。随着反应强度的增加 (415 °C)，即使在样品内部，芳香片的堆积也变得更加明显。在最严重的裂化条件下（430°C），观察到簇直径明显减小，这主要是由于每叠芳烃片的数量减少所致。表明来自渣油的沥青质具有缠结结构，边缘类似于花椰菜。缠结结构主要归因于阻碍芳族片堆叠的烷基侧链。在轻度裂解 (400 °C) 时，由于烷基侧链的断裂，沥青质在边缘附近开始表现出有序的层状结构。然而，缠结的结构被保留在样品内部。随着反应强度的增加 (415 °C)，即使在样品内部，芳香片的堆积也变得更加明显。在最严重的裂化条件下（430°C），观察到簇直径明显减小，这主要是由于每叠芳烃片的数量减少所致。缠结结构主要归因于阻碍芳族片堆叠的烷基侧链。在轻度裂解 (400 °C) 时，由于烷基侧链的断裂，沥青质在边缘附近开始表现出有序的层状结构。然而，缠结的结构被保留在样品内部。随着反应强度的增加 (415 °C)，即使在样品内部，芳香片的堆积也变得更加明显。在最严重的裂化条件下（430°C），观察到簇直径明显减小，这主要是由于每叠芳烃片的数量减少所致。缠结结构主要归因于阻碍芳族片堆叠的烷基侧链。在轻度裂解 (400 °C) 时，由于烷基侧链的断裂，沥青质在边缘附近开始表现出有序的层状结构。然而，缠结的结构被保留在样品内部。随着反应强度的增加 (415 °C)，即使在样品内部，芳香片的堆积也变得更加明显。在最严重的裂化条件下（430°C），观察到簇直径明显减小，这主要是由于每叠芳烃片的数量减少所致。由于烷基侧链的断裂，沥青质在边缘附近开始表现出有序的层状结构。然而，缠结的结构被保留在样品内部。随着反应强度的增加 (415 °C)，即使在样品内部，芳香片的堆积也变得更加明显。在最严重的裂化条件下（430°C），观察到簇直径明显减小，这主要是由于每叠芳烃片的数量减少所致。由于烷基侧链的断裂，沥青质在边缘附近开始表现出有序的层状结构。然而，缠结的结构被保留在样品内部。随着反应强度的增加 (415 °C)，即使在样品内部，芳香片的堆积也变得更加明显。在最严重的裂化条件下（430°C），观察到簇直径明显减小，这主要是由于每叠芳烃片的数量减少所致。