Metoda łącząca kompleksową dwuwymiarową chromatografię gazową z detekcją chemiluminescencji azotu została opracowana i zastosowana do analizy on-line związków zawierających azot w złożonej matrycy węglowodorowej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Analiza on-line związków zawierających azot w złożonych matrycach węglowodorowych
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Przejście na ciężkie ropę naftową i wykorzystanie alternatywnych zasobów kopalnych, takich jak ropa łupkowa, są wyzwaniem dla przemysłu petrochemicznego. Skład ciężkich olejów surowych i olejów łupkowych różni się znacznie w zależności od pochodzenia mieszaniny. W szczególności zawierają zwiększoną ilość związków zawierających azot w porównaniu z konwencjonalnie stosowanymi słodkimi olejami surowymi. Ze względu na to, że związki azotu mają wpływ na przebieg procesów termicznych zachodzących w koksowniach i krakerach parowych, a niektóre gatunki są uważane za niebezpieczne dla środowiska, cennych informacji dostarcza szczegółowa analiza reakcji z udziałem związków zawierających azot w warunkach pirolizy. W związku z tym opracowano nową metodę, która została poddana walidacji z użyciem surowca o wysokiej zawartości azotu, tj. ropy łupkowej. Po pierwsze, pasza została scharakteryzowana w trybie offline za pomocą kompleksowej dwuwymiarowej chromatografii gazowej (GC × GC) sprzężonej z detektorem chemiluminescencji azotu (NCD). W drugim etapie opracowano metodę analizy on-line, która została przetestowana w pilotażowej instalacji krakingu parowego, polegającej na podawaniu pirydyny rozpuszczonej w heptanie. Ten pierwszy jest związkiem reprezentatywnym dla jednej z najliczniejszych klas związków występujących w ropie łupkowej. Skład ścieków z reaktora określono za pomocą opracowanego przez nas automatycznego systemu pobierania próbek, po którym nastąpiło natychmiastowe wstrzyknięcie próbki do GC × GC w połączeniu ze spektrometrem mas czasu przelotu (TOF-MS), detektorem płomieniowo-jonizacyjnym (FID) i NCD. Opracowano i zademonstrowano nową metodę analizy ilościowej związków zawierających azot z wykorzystaniem NCD i 2-chloropirydyny jako wzorca wewnętrznego.
Wprowadzenie
Rezerwy lekkiej słodkiej ropy naftowej stopniowo się zmniejszają, dlatego rozważane są alternatywne zasoby kopalne do wykorzystania w przemyśle energetycznym i petrochemicznym. Ponadto odnawialne źródła energii, takie jak biooleje wytwarzane w wyniku szybkiej pirolizy biomasy, stają się coraz bardziej atrakcyjnymi zasobami biopaliw i chemikaliów. Niemniej jednak, ciężka ropa naftowa jest logicznym pierwszym wyborem ze względu na duże potwierdzone rezerwy w Kanadzie i Wenezueli1-3. Te ostatnie uznawane są za największe złoża ropy naftowej na świecie, a ich skład jest zbliżony do składu naturalnego bitumu. Podobnie jak biooleje, ciężkie oleje surowe różnią si....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Ostrzeżenie: Przed użyciem należy zapoznać się z odpowiednimi kartami charakterystyki bezpieczeństwa (MSDS) wszystkich związków. Zaleca się stosowanie odpowiednich zasad bezpieczeństwa. Roztwory i próbki powinny być przygotowywane w dygestorium, przy użyciu środków ochrony osobistej. Dobrą praktyką jest stosowanie okularów ochronnych, ochronnych rękawic laboratoryjnych, fartucha laboratoryjnego, długich spodni oraz pełnych butów. Reaktor powinien być szczelnie zamknięty, ponieważ niektóre substraty i produkty reakcji mogą być silnie toksyczne i rakotwórcze.
1. Analiza Offline GC × GC–NCD
- Przygotowanie próbek do analizy offline GC × GC
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Chromatogram uzyskany przy użyciu offline GC × GC–NCD w celu charakterystyki związków zawierających azot w próbce oleju łupkowego przedstawiono na Rysunku 3. Zidentyfikowano następujące klasy związków: pirydyny, aniliny, chinoliny, indole, akrydyny i karbazole. Ponadto możliwe było szczegółowe ilościowe oznaczenie poszczególnych związków. Zebrane dane wykorzystano do określenia stężeń poszczególnych związków, a otrzymane wartości przedstawiono w Tabeli 5........
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Opisane procedury doświadczalne umożliwiły udaną kompleksową identyfikację i kwantyfikację związków zawierających azot w badanych próbkach w trybie off-line i on-line.
Separację związków zawierających azot w ropie łupkowej przeprowadzono za pomocą GC × GC–NCD, jak pokazano na rysunku 3. Ponieważ NCD nie może być wykorzystana do identyfikacji, czasy retencji obserwowanych gatunków należy ustalić z wyprzedzeniem, przeprowadzając analizy GC × GC sprzężonych z TOF-MS, w oparciu o .......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Docenia się projekt SBO "Bioleum" (IWT-SBO 130039) wspierany przez Instytut Promocji Innowacji poprzez Naukę i Technologię we Flandrii (IWT) oraz "Długoterminowe finansowanie strukturalne Methusalem przez rząd flamandzki
".....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 2-chloropirydyna, 99% | Sigma Aldrich | C69802 | Wysoce toksyczny |
| olej łupkowy | Pochodzenie Kolorado, USA | Piceance Basin w Kolorado, USA | Toksyczna |
| pirydyna, 99,8% | Sigma Aldrich | 270970 | Wysoce toksyczny |
| dwutlenek węgla, przemysłowa ciecz chłodzona | PRAXAIR | CDINDLB0D | Nosić rękawice i okulary ochronne |
| Hel, 99,99% | PRAXAIR | 6.0 | |
| Wodór, 99,95% | Air Liquide | 695A-49 | Tlen łatwopalny |
| Air Liquide | 905A-49+ | Powietrze łatwopalne | |
| Air Liquide | 365A-49X | ||
| Azot | Air Liquide | 765A-49 | |
| Heksan, 95+% | Chemlab | CL00.0803.9025 | Toksyczny |
| Heptan, 99+% | Chemlab | CL00.0805.9025 | Toksyczny |
| azot, ciecz chłodzona klasy przemysłowej | PRAXAIR | P0271L50S2A001 | Nosić rękawice i okulary ochronne |
| Autosampler | Thermo Scientific, Interscience | AI/AS 3000 | |
| Wysokotemperaturowy zawór 6-portowy/2-pozycyjny | Valco Instruments Company Incorporated | SSACGUWT | |
| Gaz chromatograf | Thermo Scientific, Interscience | Trace GC ultra | |
| Rafinery Gas Analyzer | Thermo Scientific, Interscience | KAV00309 | |
| kolumna rtx-1-PONA | Restek Pure Chromatography | 10195-146 | |
| Kolumna BPX-50 | SGE Nauki analityczne | 54741 | |
| TOF-MS | Thermo Scientific, Interscience | Tempus Plus 1.4 SR1 Finnigan | |
| NCD | Agilent Technologgies | NCD 255 | |
| Chrom-card | Thermo Scientific, Interscience | HyperChrom 2.4.1 | |
| Xcalibur software | Thermo Scientific, Interscience | 1.4 SR1 | |
| Chrom-card software | Thermo Scientific, Interscience | HyperChrom 2.7 | |
| GC image software | Zoex Corporation | Obraz GC 2.3 |
Bibliografia
- Meyer, R. F., Witt, W. J. Definition and World Resources of Natural Bitumens. U.S. Geological Survey. , (1944).
- Dusseault, M. B. Comparing Venezuelan and Canadian Heavy Oil and Tar Sand. Petroleum Society's Canadian International Petroleum Conference. , 2001-061(2001).
- Hernández, R., Villarroel, I. Technological Developments for Enhancing Extra Heavy Oil Productivity in Fields of the Faja Petrolifera del Orinoco (FPO), Venezuela. AAPG Annual Convention and Exhibition. Search and Discovery Article. , 20205(2013)....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
Przeglądaj więcej artykułów
