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Title: Aplicações da Espectrometria de Massas de Ressonância Ciclotrônica de Íons por Transformada de Fourier (FT-ICR MS) em Petroleômica
metadata.dc.creator: Pereira, Thieres Magaive Costa
Keywords: Ácidos naftênicos;Tratamento térmico;Asfaltenos;Espectrometria de massas;FT-ICR MS;ESI;APPI;APCI;MALDI;LDI.;Naphthenic acid;Termal treatment;Asphaltenes, Mass spectrometry;FT-ICR MS;ESI;APPI;APCI;MALDI;LDI
Issue Date: 23-Aug-2013
Publisher: Universidade Federal do Espírito Santo
Citation: PEREIRA, Thieres Magaive Costa. Aplicações da Espectrometria de Massas de Ressonância Ciclotrônica de Íons por Transformada de Fourier (FT-ICR MS) em Petroleômica. 2013. 136 f. Dissertação (Mestrado em Mestrado em Química) - Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2013.
Abstract: O petróleo é uma mistura complexa, sendo uma das misturas mais desafiadoras para as análises químicas. Muitas técnicas são empregadas para a caracterização dos constituintes do óleo. Entretanto, quando combinamos o altíssimo poder de resolução e exatidão da espectrometria de massas, em especial a Ressonância Ciclotrônica de Íons com Transformada de Fourier, (FT-ICR MS) com fontes de ionização a pressão atmosférica, uma atribuição precisa de mais de 20 000 compostos orgânicos do petróleo pode ser obtida. Na indústria do petróleo existe um grande interesse na análise de ácidos naftênicos e asfaltenos devido a problemas como corrosão e formação de depósitos, que aumentam os custos de produção. Portanto este trabalho tem como objetivo a avaliação da termodegradação de ácidos naftênicos, além do emprego das fontes de ESI, APCI, APPI, LDI e MALDI para aquisição de novos dados relativos a caracterização de asfaltenos. Dois petróleos foram utilizados nos ensaios de termodegradação, o petróleo A com acidez de 2,38 mg KOH g-1 e o petróleo B com 4,79 mg KOH g-1 os quais foram tratados a 280, 300 e 350 ºC pelo período de 2, 4 e 6 horas. De uma maneira geral, as principais classes identificadas para ambas às amostras foram O2, N e NO2, respectivamente. Uma leve redução do NAT e da abundância relativa referente à classe O2 foram observado em função da temperatura e do tempo de envelhecimento (T = 280 → 300 oC e t = 2 → 6 h), sendo que a temperatura de tratamento térmico a 350 ºC demonstrou-se determinante na remoção de compostos da classe O2. O perfil químico de amostras de asfaltenos brasileiros foi avaliado utilizando-se cinco diferentes métodos de ionização em ambos os modos de ionização: positivo e negativo, depois, a distribuição de peso molecular, distribuição de classe, parcelas típicas de número de carbono contra DBE e diagramas van Krevelen foram obtidos e discutidos. Um comportamento atípico foi observado para a fonte de LDI e MALDI (±) FT-ICR MS. Um amplo perfil, de m/z 500-3000, apresentando espaçamento de 24 Da foi observado, e este corresponde a formas alotrópicas de fulereno, C60. Em geral, os asfaltenos apresentaram um elevada proporção de espécies heteroatómicas como: HC, HC [H], N, N [H], N2O, N2O [H], N2, N2 [H], O, O[H] para o modo (+) e N, N [H], NO, NO [H], NO, NO2[H], N2O, N2O[H] para o modo negativo. Nos diagramas de DBE contra o número de carbono, os asfaltenos mostraram para cada valor de DBE uma pequena amplitude de compostos com respeito à NC, proporcionando assim, imagens que formam uma linha de 45 ° entre os eixos CN e DBE. Isto indica que estes compostos não exibem grandes cadeias de alquílicas, sendo composta principalmente por anéis aromáticos. Em geral os diagramas de van Krevelen mostraram alta proporção de compostos com razão H/C ~0,7, corroborando com a existência de espécies altamente aromáticas
Petroleum is a complex mixture, being one of the most challenging mixtures for chemical analyzes. Many techniques are employed to characterize constituents of the oil. However , when we combine the highest resolving power and accuracy of mass spectrometry , especially Ion Cyclotron Resonance Fourier Transform ( FT - ICR MS ) with sources of atmospheric pressure ionization , an assignment need more than 20 000 organic compounds in the oil can be obtained. In the oil industry there is a great interest in the analysis of asphaltenes and naphthenic acids due to problems such as corrosion and deposit formation, which increases production costs. Therefore this study aims to evaluate the thermodegradation of naphthenic acids, besides the use of sources of ESI, APCI, APPI, MALDI and LDI for the acquisition of new data on the characterization of asphaltenes . Two test oils were used in thermodegradation of the oil with an acidity of 2.38 mg KOH g -1 and Oil B with 4.79 mg KOH g- 1 which were treated at 280 , 300 and 350 ° C for a period of 2 , 4 and 6 hours. Generally, the major classes identified for both samples O2, NO2, and C, respectively. A slight reduction of NAT and relative abundance refers to the class O2 were observed as a function of temperature and aging time (T = 280 → 300 ° C t = 2 → 6 h), and the heat treatment temperature at 350 ° C showed a determinant for the removal of class O2. The chemical asphaltenes Brazilian samples was evaluated using five different methods of ionization in both modes of ionization: positive and negative, then the molecular weight distribution, distribution class, typical plots versus carbon number and DBE van Krevelen diagrams were obtained and discussed. An unusual behavior was observed for the LDI and MALDI source ( ± ) FT - ICR MS . A comprehensive profile of m / z 500-3000, with spacing of 24 Da was observed, and this corresponds to allotropes of fullerene C60. In general, the asphaltenes had an heteroatómicas high proportion of species such as HC , HC [ H] , N, [ H] , N2O N2O [ H] N2, N2 [ M ] O O [ H] to mode (+) and N, [ H ] , NO [ H] , NO , NO2, [ H] , N2O N2O [ H ] for the negative mode . In the diagrams DBE against the carbon number , the asphaltenes shown for each value of DBE composed of a small amplitude with respect to NC, thus providing images that form a line of 45 ° between the axes CN and DBE. This indicates that these compounds do not exhibit large chain alkyl, composed mainly of aromatic rings. In general diagrams van Krevelen showed a high proportion of compounds ratio H / C ~ 0.7, confirming the existence of highly aromatic species
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/6748
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