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Title: Estudo da corrosão naftênica por espectrometria de massas de altíssima resolução e exatidão (ESI –FT-ICR MS) & microscopia de força atômica
metadata.dc.creator: Dias, Heloisa Pinto
Keywords: Ácidos;Espectrometria de massa;Microscopia de força atômica;Petróleo;Corrosão e anticorrosivos
Issue Date: 2014
Abstract: Os ácidos naftênicos são considerados os principais responsáveis pela corrosão no processo de refino do petróleo, e se não for devidamente monitorada, a corrosão naftênica pode causar graves prejuízos para a indústria petroquímica. No primeiro capítulo deste trabalho duas amostras de petróleo, tratadas a 300°C/2h e 350°C/6h, foram postas em contato com aço carbono AISI 1020 durante 15 dias. A acidez do óleo original e dos produtos oriundos do tratamento térmico foi monitorada por número de acidez total (NAT), espectrometria de massas de altíssima resolução e exatidão (ESI(-)- FT-ICR) e a corrosão no aço foi monitorada por microsospia de força atômica (AFM). Os dados de ESI(-)-FT-ICR MS mostraram que na classe O2, as principais espécies majoritárias detectadas foram de número de carbono C25-C32 e DBE = 3. Para o tratamento a 350ºC/6h, observou-se uma redução de ~ 80% no NAT. Os resultados obtidos por AFM mostraram que a topografia da superfície do aço exposto ao óleo tratado a 300°C/2h possui efeitos mais pronunciados de corrosão, pois, o padrão de rugosidade medido pela "altura de pico a pico" da superfície, indicou que a superfície exposta ao óleo 300°C/2h, embora apresente uma série de irregularidades é menos pronunciada, que a superfície do aço exposto ao óleo tratado a 350°C/6h. No segundo capítulo, dois petróleos com acidez distinta, J e G, foram caracterizados por ESI (-) - FT-ICR MS. O aço AISI 316 foi analisado por microscopia ótica, microscopia de força atômica e por espectroscopia Raman. Os resultados mostraram que as principais classes identificadas nas amostras foram as classes O2 e N2. Em relação à classe O2, as principais espécies majoritárias detectadas foram de número de carbono C24-C35 e DBE= 3 e C29-C35 e DBE= 4. As imagens de AFM revelaram que para o intervalo de 14 dias, o aço exposto ao óleo J, apresentou fortes alterações topográficas em relação ao branco,caracterizando o início do processo corrosivo. Essas informações são compatíveis com os espectros de Raman, em que para este intervalo de tempo foram evidenciados a formação de Goetita, Magnetita e Hematita. As alterações topográficas para o aço exposto ao petróleo G, só puderam ser observadas após 21 dias de análise por AFM. No terceiro capítulo, uma amostra de petróleo foi tratada termicamente, na presença e ausência de catalisador, a 300 e 350 ºC pelo período de 2, 4 e 6 horas. A acidez do petróleo original e dos produtos oriundos do tratamento térmico com catalisador foi determinada pelo NAT. A variação do conteúdo de polares nas amostras, em especial a classe O2, foi monitorada por ESI (-)-FT-ICR MS. De uma maneira geral, as principais classes identificadas para ambas às amostras foram O2, N e NO2, respectivamente. Em relação à classe O2 correspondente aos ácidos naftênicos, as principais espécies majoritárias foram de C25-C32 e DBE = 4. Observou-se uma redução de 43,50% no petróleo degradado á 350°C durante 4h na presença do catalisador evidenciando assim a eficiência da remoção dos ácidos naftênicos nas condições avaliadas.
Naphthenic acids are considered primarily responsible for corrosion in the oil refining process, and if not properly monitored, the naphthenic corrosion can cause severe damage to the petrochemical industry. In the first chapter of this work, two oil samples treated at 300°C/2h 350°C/6h, were brought in contact with carbon steel AISI 1020 for 15 days. The acidity of the original and products from oil heat treatment was monitored by TAN ESI (-) - FT-ICR-MS and corrosion on steel was monitored by AFM. The ESI (-) - FT-ICR MS showed that the O2 class, the major species detected were majority carbon number of C25-C32 and DBE = 3. For treatment at 350°C/6h, there was a reduction of ~ 80% in the TAN. The results showed that AFM topography of the steel surface exposed to the oil treated at 300°C/2h has higher effects of corrosion, since the pattern of roughness measured by "peak to peak height" of the surface, indicated that the surface exposed to the oil 300°C/ 2h, although it presents a number of irregularities is less pronounced, the surface exposed to the oil-treated steel at 350°C/6h. In the second chapter, two oils with different J and G acidity were characterized by ESI (-) - FT-ICR MS. The AISI 316 steel was analyzed by optical microscopy, atomic force microscopy and Raman spectroscopy. The results showed that the major classes were identified in the samples classes O2 and N2. Regarding O2 class, the major species detected were majority of carbon number C24 and C35 = 3 DBE and DBE and C29-C35 = 4. The AFM images showed that the interval for 14 days, the steel exposed to oil J, showed strong topographic changes from white, characterizing the onset of the corrosion process. This information is consistent with the Raman spectra that for this period of time the formation of goethite, hematite and magnetite were evidenced. Topographical changes to the exposed steel to oil G could only be observed after 21 days of analysis by AFM. The third chapter, a sample oil was thermally treated in the presence and absence of catalyst at 300 and 350 ° C for a period of 2, 4 and 6 hours. The acidity of the original oil and products derived from thermally treated catalyst was determined by TAN. The variation in the content of polar samples, particularly class O2 was monitored by ESI (-) - FT-ICR MS. Generally, the major classes identified for both samples were N, NO2, and O2, respectively. Regarding O2 class corresponding to naphthenic acids, the major species were majority of C25-C32 and DBE = 3. There was a 43.50% reduction in the degraded oil at 350°C for 4h in the presence of the catalyst thus demonstrating the efficiency of removal of naphthenic acids under the conditions evaluated.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/1606
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