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Title: Estudo de agregação em asfaltenos por Ressonância Magnética Nuclear de Alto Campo
metadata.dc.creator: Oliveira, Emanuele Catarina da Silva
Keywords: Asfalteno;Agregação;RMN;DOSY;Asphaltene;Aggregation;NMR;DOSY
Issue Date: 25-Mar-2013
Publisher: Universidade Federal do Espírito Santo
Citation: OLIVEIRA, Emanuele Catarina da Silva. Estudo de agregação em asfaltenos por Ressonância Magnética Nuclear de Alto Campo. 2013. 133 f. Dissertação (Mestrado em Mestrado em Química) - Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2013.
Abstract: Os petróleos pesados são de grande interesse das indústrias petroleiras ao redor do mundo. Com isso, os asfaltenos, moléculas conhecidas por sua baixa reatividade e alto peso molecular, têm recebido uma atenção especial nas ultimas décadas, devido aos problemas que causam durante o processamento do óleo. Buscando minimizar estes problemas, pesquisadores têm investido cada vez mais no conhecimento da estrutura molecular e estabilidade dos asfaltenos, no entendimento de suas propriedades físico-químicas e no desenvolvimento de metodologias que impeçam sua precipitação indesejada. Nas últimas décadas, a ressonância magnética nuclear (RMN) tem sido amplamente utilizada como ferramenta no estudo de petróleos e seus derivados. A obtenção de espectros de RMN de 1H e 13C permite a determinação direta de uma série de parâmetros estruturais, tais como a fração de carbonos aromáticos e de carbonos ligados em uma cadeia alquílica. O desenvolvimento de novas técnicas de RMN, como a espectroscopia de RMN ordenada pela difusão (DOSY), baseada na sequência de gradiente de campo pulsado (PFG), têm se mostrado excelentes ferramentas na elucidação de misturas complexas. Neste trabalho, procurou-se identificar as diferenças observadas nos parâmetros moleculares médios dos asfaltenos provenientes de petróleos nacionais, bem como correlacioná-las com as propriedades físico-químicas do próprio asfalteno e do óleo de origem. Pretende-se, ainda, investigar e comparar os asfaltenos, a partir de dados de coeficiente de difusão, concentração desses compostos no óleo e forma de agregação. A extração e quantificação do teor de asfaltenos foram realizadas utilizando-se a norma ASTM D6560-00 e a caracterização dos asfaltenos foi realizada através das técnicas analíticas de: análise elementar, espectrometria de absorção atômica, espectrometria de massas de alta resolução, RMN de 1H e 13C e, RMN DOSY. Foram observadas modificações significativas em praticamente todos os parâmetros estudados. No estudo do comportamento de agregação com a técnica RMN DOSY os asfaltenos foram diluídos em concentrações diferentes de tolueno deuterado e os espectros correlacionados com os seus respectivos estados de agregação. As propriedades de difusão se mostraram altamente dependentes da concentração e do tipo de óleo utilizado para a obtenção dos asfaltenos
Heavy crude oils have attracted a growing interest from oil industries around the world. In this scenario, asphaltenes, which are molecules known for their low reactivity and high molecular weight, have received special attention in recent decades, due to the problems they cause during oil processing. In an effort to minimize these problems, researchers have increasingly looked for a better understanding of aspects such as molecular structure, stability and physicochemical properties of asphaltenes, as well as for the development of methods to prevent their unwanted precipitation. In recent decades, nuclear magnetic resonance (NMR) has been widely used as a tool for the study of petroleum and its derivatives. The analysis of 1H and 13C NMR spectra allows the direct determination of a series of structural parameters such as the fractions of aromatic carbons and of carbon atoms in alkyl chains. Diffusion-ordered NMR spectroscopy (DOSY), which is based on the results of pulsed-field gradient (PFG) experiments, is a new developed NMR technique highly useful for the elucidation of complex mixtures. This work sought to identify the differences in average molecular parameters of asphaltenes from national crudes and to correlate them with the physicochemical properties of the asphaltene and of the original crude. The aim was also to investigate and to compare the asphaltenes among themselves, using data such as diffusion coefficient, concentration of these compounds in the oil and state of aggregation. Extraction and quantification of the amount of asphaltenes were performed using ASTM D6560-00 standard and the characterization of the asphaltenes was performed using the following analytical techniques: elemental analysis, atomic absorption spectrometry, mass spectrometry, high-resolution 1H and 13C NMR and DOSY. Significant changes were observed in almost all studied parameters. To study the asphaltene aggregation behavior using DOSY, the asphaltenes were diluted in various concentrations of deuterated toluene and the DOSY spectra were correlated with their respective states of aggregation. The diffusion properties were highly dependent on the concentration and type of oil from which the asphaltene was extracted
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/6742
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