O desafio da caracterização química dos asfaltenos de óleos brutos emulsificados empregando estudos de petroleômica por FT-MS

• Author(s): Pudenzi, Marcos Albieri, 1990-
• Date: 2018
• Persistent ID: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634984
• Origin: Oasisbr
• Subject(s): Asfaltenos; Petroleômica; Espectrometria de massa; Asphaltenes; Petroleomics; Mass spectrometry
• Document Type: Doctoral thesis
• Language: Portuguese

Description

Orientador: Marcos Nogueira Eberlin

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química

Resumo: É cada vez maior a necessidade de a indústria de petróleo realizar a extração e refino de óleos brutos pesados, contendo compostos mais polares e de elevada aromaticidade, presentes principalmente em frações pouco conhecidas como os asfaltenos. Mesmo com o advento de técnicas analíticas que atingem compostos mais pesados, como a espectrometria de massas por ressonância ciclotrônica de íons com transformada de Fourier (FT-ICR MS), pouco ainda se conhece da estrutura e composição química dos asfaltenos. A micropirólise se apresenta como uma técnica interessante para desvendar essas estruturas, já que permite a quebra dos compostos com menor influência externa. Nesse contexto, dez óleos da bacia Sergipe-Alagoas tiveram seus asfaltenos precipitados em n-pentano e n-heptano e analisados por FT-ICR MS acoplado às técnicas de APPI(±) e ESI(±). Foram utilizados diferentes aditivos para aumentar a abrangência das análises, com os asfaltenos sendo analisados antes e depois de um processo de micropirólise. Os dados foram comparados com base na composição heteroatômica, aromaticidade e íons em comum, auxiliada por análise quimiométrica para diferenciar os grupos de amostras. Os resultados mostraram que os asfaltenos precipitados em n-pentano possuem um caráter mais polar e ácido, enquanto que os de n-heptano se destacam pela aromaticidade. Com técnica de APPI(±) uma parcela dos compostos asfaltênicos foi detectada, diretamente dos óleos brutos, enquanto que a utilização de diferentes métodos para ESI(-) mostrou que os principais compostos ácidos dos asfaltenos são os derivados de carbazóis. A utilização de micropirólise indicou que os compostos asfaltênicos são formados por diversos núcleos aromáticos interconectados por grupos alifáticos. As quebras das ligações simples entre os núcleos aromáticos diminuíram a complexidade heteroatômica dos asfaltenos, comprovando que os heteroátomos não estão agrupados, mas sim distribuídos ao longo da molécula em grupos aromáticos, auxiliando a formação de emulsão por meio desses compostos

Abstract: There is an increasing need for the oil industry to extract and refine heavy crude oils containing more polar compounds with high aromaticity, present mainly in little known fractions as asphaltenes. Even with the advent of analytical techniques that reach heavier compounds, such as mass spectrometry by cyclotron resonance of Fourier transform ions (FT-ICR MS), little is known about the structure and chemical composition of asphaltenes. Micropirolysis is an interesting technique to unravel these structures, since it allows the breaking of the compounds with less external influence. In this context, ten oils from the Sergipe-Alagoas basin had their asphaltenes precipitated in n-pentane and n-heptane and analyzed by FT-ICR MS coupled with APPI (±) and ESI (±) techniques. Different additives were used to increase the range of the analyzes, with asphaltenes being analyzed before and after a micropirolysis process. The data were compared based on heteroatom composition, aromaticity and ions in common, aided by chemometric analysis to differentiate groups of samples. The results showed that the asphaltenes precipitated in n-pentane have a more polar and acidic character, whereas those of n-heptane are distinguished by aromaticity. With APPI (±) technique, a portion of the asphaltene compounds was detected directly from the crude oils, whereas the use of different methods for ESI (-) showed that the main acid compounds of asphaltenes are those derived from carbazoles. The use of micropirolysis indicated that asphaltene compounds are formed by various aromatic nuclei interconnected by aliphatic groups. The breaking of single bonds between the aromatic nuclei diminished the heteroatomic complexity of the asphaltenes, proving that the heteroatoms are not grouped, but distributed throughout the molecule in aromatic groups, aiding the formation of emulsion by means of these compounds

Doutorado

Química Orgânica

Doutor em Ciências

CNPQ

140382/2016-0