Meting van H₂ S in ruwe olie en ruwe olie Headspace behulp Multidimensional gaschromatografie, decanen In- en zwavel-selectieve Detection

Nauwkeurige analyse van ruwe olie is essentieel voor de olie- en gasindustrie als voorschriften en economie gezondheid en veiligheid functies van oliekwaliteit. Om vervoerders ruwe monsters te beschermen, is het noodzakelijk om de eigenschappen van ruwe monsters bepalen veiligheidsvoorschriften ontwikkelen bij een vrijgave of lekkage uit te voeren. Vooral kwantificatie van waterstofsulfide _(H2S) is belangrijk, vanwege de hoge toxiciteit in de gasfase; blootstelling zo laag als 100 ppm kan fataal zijn (http://www.cdc.gov/niosh/idlh/7783064.html) ^1,2. Opgelost _H2S in ruwe monsters wordt algemeen beschouwd corrosief ^3,4 te zijn en kunnen katalysatoren worden gebruikt om de olie ^5-7 behandelen deactiveren. Verwijdering van _H2S uit aardolie stromen is ideaal, maar zonder meetmethode opgelost _H2S, is het moeilijk om het succes van de verwijdering behandelingen te evalueren. Om deze redenen werd dit protocol ontwikkeld om disso metenlved _H2S in zware ruwe olie monsters, zoals de Canadese oliezanden ruwe olie.

Een aantal standaard methoden bestaan ​​voor het kwantificeren van _H2S in lichte petroleum of benzine gebaseerde monsters, maar geen gevalideerd voor gebruik met de zwaardere ruwe oliën gewoonlijk gewonnen uit de Canadese teerzanden. _H2S en mercaptanen worden bepaald met een titratie techniek Universal Oil Products (UOP) methode 163 ^8, maar deze werkwijze heeft user-interpretatiebias als gevolg van handmatige aflezing van titratiekrommen. Institute of Petroleum (IP) methode 570 maakt gebruik van een specialiteit _H2S analyser dat stookolie monsters ^9, en de voordelen van eenvoud en draagbaarheid verwarmt, maar ontbreekt aan nauwkeurigheid met zwaardere monsters ^10. De American Society for Testing and Materials (ASTM) methode D5623 maakt gebruik van gaschromatografie (GC) met cryogene koeling en zwavel selectieve detectie te meten H ₂ S in lichte petroleum vloeistoffen11,12. Deze standaard kan worden verbeterd tot een omgevingstemperatuur scheiden en gebruik ook worden toegepast op zware ruwe oliën, daarom werd gebruikt als basis voor het protocol hierin besproken.

GC is een zwaar gebruikte techniek voor de analyse van aardolie monsters. Monsters worden verdampt in een hete inlaat en scheidingen plaatsvinden in de gasfase. Het gas fasescheiding GC ideaal maakt voor de analyse van _H2S, zoals dit wordt vrijgemaakt uit het vloeibare monster tijdens het verwarmen in de inlaat. GC werkwijzen kunnen worden gemaakt en afgestemd op verschillende monsters, afhankelijk van de temperatuur programma gebruikte kolommen uitgevoerd, en het gebruik van multidimensionale chromatografie ^13-15. Er zijn een aantal recente ontwikkelingen voor het meten van _H2S met behulp van GC geweest. Luong et al. Aangetoond H ₂ S en andere lichte zwavelverbinding meting in lichte en middelzware distillaten met multidimensionele GC en Deans schakelen, maar de methode heeft nietNog toegepast op zware ruwe oliën ^16. Di Sanzo et al. Ook gekwantificeerd _H2S in benzine via GC echter ook niet gebruikt voor zwaardere ruwe oliën en vereist sub-ambient koeling ^17. De hier gepresenteerde methode toont aanzienlijke tijdsbesparing in deze eerdere werkwijzen, met een voltooide analysetijd van 5 min, in vergelijking met 10 min (Luong) en 40 min (Di Sanzo). Helaas toepassing van deze werkwijzen in ons laboratorium te vergelijken nauwkeurigheid was niet mogelijk omwille van apparatuur en tijdsbeperkingen.

Multidimensionele GC kan de gebruiker de selectiviteit van twee kolommen in plaats van een enkele kolom benutten. In conventionele GC scheiding gebeurt op een kolom. Bij multidimensionale GC wordt het monster gescheiden op twee verschillende kolommen, verbetering van de scheiding en selectiviteit. Het Deans switch is een apparaat dat wordt gebruikt om een ​​tweedimensionale configuratie kolom passen. De switch maakt gebruik van een externe klep direct gasstroom vanaf een inlaat op de schakelaar om een van de twee uitlaatpoorten ^18-20. Effluent van de eerste kolom kan worden gericht in beide richtingen; in dit geval, gassen light zwavel "heart cut" ²¹ uit de eerste scheiding van een poreuze laag open buis (Plot) kolom voor secundaire afscheiding, waarvan is aangetoond uitstekend voor de scheiding van H zijn ₂ S uit andere gassen licht zwavel (http://www.chem.agilent.com/cag/cabu/pdf/gaspro.pdf) ^22-24. Een zwavel chemiluminescentie detector wordt gebruikt voor de detectie, het verstrekken van selectiviteit voor zwavelverbindingen en het elimineren van mogelijke storing is door andere lichte gassen die naar de kolom PLOT kunnen zijn overgedragen tijdens het hart snijden. Koolwaterstoffen uit het monster van ruwe olie zijn op de eerste dimensie kolom vastgehouden en gedurende een terugspoeling procedure worden verwijderd; Dit beschermt de kolom PLOT van verontreinigingen ^25-27. Deze benadering is ook met succes toegepast voor de analelyse van oxidatieremmers transformator olie ^28.

Hierin wordt een tweedimensionale GC-werkwijze toegepast voor het analyseren en kwantificeren van opgelost _H2S in zware ruwe olie monsters. De werkwijze wordt over een breed bereik van _H2S concentraties van toepassing te zijn, en kan ook worden gebruikt voor het meten H ₂ S gasfase monsters.