Medição de H₂ S em Crude Oil and Crude Oil Headspace Usando Cromatografia Gasosa Multidimensional, Deans Comutação e Detecção de Enxofre-seletivo

Análise precisa do petróleo bruto é essencial para a indústria de petróleo e gás, como regulamentos e economia da saúde e segurança são funções de qualidade do óleo. A fim de proteger os transportadores de amostras em bruto, que é necessário para determinar as propriedades de amostras em bruto a desenvolver regulamentos de segurança para ser implementado no caso de uma libertação ou derrame. Em particular, a quantificação de sulfureto de hidrogénio _(H2S) é importante, devido à sua elevada toxicidade em fase gasosa; exposições tão baixas quanto 100 ppm pode ser fatal ^{(http://www.cdc.gov/niosh/idlh/7783064.html)} 1,2. Dissolveu-se H ₂ S em amostras em bruto é geralmente considerado para ser corrosivo ^3,4, e pode desactivar os catalisadores utilizados para tratar o óleo ^5-7. A remoção do _H2S a partir de fluxos de petróleo bruto é ideal, mas sem um método para medir dissolvido _H2S, é difícil de avaliar o sucesso dos tratamentos de remoção. Por estas razões, este protocolo foi desenvolvido para medir Dissolved H ₂ S em amostras de petróleo bruto pesado, tais como areias petrolíferas canadenses crudes.

Uma série de métodos convencionais existem para a quantificação de _H 2 S em amostras de petróleo ou combustível com base mais leves, mas nenhum foi validado para uso com o petróleo mais pesado geralmente extraídos das areias betuminosas do Canadá. H ₂ S e os mercaptanos são determinadas utilizando uma técnica de titulação por Universal Oil Products (UOP) 163 Método ^8, mas este método sofre de inclinação do utilizador-interpretação que resulta da leitura manual das curvas de titulação. Instituto do Petróleo método 570 (IP) usa uma especialidade _H 2 S analisador que aquece amostras de óleo combustível ^9, e os benefícios de simplicidade e portabilidade, mas carece de precisão com amostras mais pesados ^​​10. A Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) Método D5623 utiliza a cromatografia gasosa (GC) com resfriamento criogênico e detecção seletiva de enxofre para medir _H2S em líquidos de petróleo leves11,12. Este padrão pode ser melhorada ao utilizar uma separação ambiente e também ser aplicado a óleos brutos pesados, pelo que foi utilizada como a base para o protocolo aqui discutido.

GC é uma técnica muito utilizada para a análise de amostras de petróleo. As amostras são vaporizados numa entrada quente, e separações ocorrem na fase gasosa. A separação de fase gasosa GC torna ideal para a análise de _H2S, como é facilmente libertado a partir da amostra de líquido durante o aquecimento na entrada. Métodos de GC pode ser criado e adaptado para diferentes amostras de acordo com os programas de temperatura utilizadas, colunas implementado, e o uso de cromatografia multidimensional ^13-15. Tem havido um grande número de recentes desenvolvimentos para a medição de _H2S utilizando GC. Luong et al. Demonstraram H ₂ S e outra medição composto de enxofre luz em destilados médios e leves utilizando GC multidimensional e Deans comutação, mas o método não temfoi aplicada a petróleo mais pesado ^16. Di Sanzo et ai., Também quantificada H ₂ S em gasolina utilizando GC, no entanto, também não tem sido usado em petróleos brutos pesados, e requer arrefecimento ¹⁷ sub-ambiente. O método aqui apresentado demonstra um tempo considerável poupança ao longo destes métodos anteriores, com um tempo de análise de completada 5 minutos, em comparação com 10 min (Luong) e 40 min (Di Sanzo). Infelizmente, a aplicação destes métodos em nosso laboratório para comparar a precisão não foi possível devido a restrições de tempo e equipamento.

GC Multidimensional permite ao utilizador para explorar a selectividade de duas colunas, em vez de uma única coluna. Em GC convencional, a separação ocorre em uma coluna. No caso de GC multidimensional, a amostra é separado em duas colunas diferentes, aumentando a separação e a selectividade. O interruptor Deans é um dispositivo utilizado para empregar uma configuração de coluna bidimensional. O switch utiliza uma válvula externa de direfluxo de gás ct partir de uma entrada no interruptor para uma das duas portas de saída ^18-20. O efluente da primeira coluna pode ser dirigida em qualquer direcção; neste caso, os gases de enxofre de luz são "corte coração" ²¹ a partir da primeira separação a uma camada porosa tubular aberto em coluna (LOTE) para separação secundária, que tem sido mostrado para ser excelente para a separação _de H 2 S provenientes de outros gases com enxofre luz (http://www.chem.agilent.com/cag/cabu/pdf/gaspro.pdf) ^22-24. Um detector de quimioluminescência enxofre é utilizado para a detecção, proporcionando selectividade para os compostos de enxofre e eliminar possíveis interferências de quaisquer outros gases leves que pode ter sido transferida para a coluna TRAMA durante o corte do coração. Hidrocarbonetos da amostra de óleo bruto são retidos na primeira coluna de dimensão e são removidas durante um procedimento de retrolavagem; isto protege a coluna PLOT de qualquer contaminação ^25-27. Esta abordagem também foi implementado com sucesso para o analysis de inibidores de oxidação em óleos de transformador ^28.

Aqui, um método GC bidimensional é utilizado para a análise e quantificação dos dissolvido _H 2 S em amostras de petróleo bruto pesado. O método é mostrado para ser aplicável sobre um amplo intervalo de concentrações de H ₂ S, e também pode ser utilizado para medir _H2S em amostras em fase gasosa.