Name: on-line analysis of nitrogen containing compounds in complex hydrocarbon matrixes
Uploaded: 2016-08-05T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about On-line Analysis of Nitrogen Containing Compounds in Complex Hydrocarbon Matrixes at JoVE.com

Le projet SBO &quot;Bioleum&quot; (IWT-SBO 130039) soutenu par l&#39;Institut pour la promotion de l&#39;innovation par la science et la technologie en Flandre (IWT) et le «long terme structurel Methusalem Financement par le Gouvernement flamand» sont reconnus.

Attention: S&#39;il vous plaît consulter les fiches pertinentes de données de sécurité (FDS) de tous les composés avant utilisation. pratiques de sécurité appropriées sont recommandées. Solutions et échantillons doivent être préparés dans la hotte, tout en utilisant des équipements de protection individuelle. La meilleure pratique implique l&#39;utilisation de lunettes de sécurité, gants de laboratoire de protection, blouse, pantalon pleine longueur et des chaussures fermées. Le réacteur doit être correctement scellé que...

Les procédures expérimentales décrites ont permis un succès complet hors ligne et en ligne d&#39;identification et la quantification des composés contenant de l&#39;azote dans les échantillons étudiés. La séparation des composés azotés dans l&#39; huile de schiste a été réalisée en utilisant GC × GC-MNT, comme représenté sur la figure 3. Etant donné que la NCD ne peut pas être utilisé pour l&#39; identification, les temps de rétention des espèces obser...

Les réserves de pétrole brut doux de lumière sont progressivement diminuent, et par conséquent, les ressources fossiles alternatives sont envisagées pour être utilisées dans l&#39;industrie de l&#39;énergie et de la pétrochimie. En outre, les énergies renouvelables telles que les bio-huiles produites par pyrolyse rapide de la biomasse deviennent une des ressources plus attrayantes de combustibles et de produits chimiques à base biologique. Néanmoins, le pétrole brut lourd est un premier choix logique en raison des grandes réserves prouvées au Canada et le Venezuela 1-3. Ces derniers sont reconnus comme les plus grandes réserves de pétrole brut dans le monde et leur composition est similaire à la composition de bitume naturel. Semblable à la bio-huile, les pétroles bruts lourds diffèrent des pétroles bruts légers par leur viscosité élevée à des températures de réservoir, de haute densité (basse densité API), ainsi que des teneurs notables en l&#39; azote, l&#39; oxygène et le soufre , les composés contenant de 4,5. Une autre alternative prometteuse est l&#39;huile de schiste, dérivé de l&#39;huile de schiste. Le schiste bitumineux est une roche sédimentaire con finecontenant du kérogène, un mélange de composés chimiques organiques ayant une masse moléculaire aussi élevée que 1000 Da 6. Kérogène peut contenir de l&#39;oxygène organique, d&#39;azote et de soufre dans la matrice d&#39;hydrocarbure; en fonction des conditions d&#39;origine, l&#39;âge et l&#39;extraction. Méthodes de caractérisation mondiales ont montré que la concentration des hétéroatomes (S, O et N) dans l&#39; huile de schiste et le pétrole brut lourd est généralement sensiblement plus élevé que les spécifications pour les produits utilisés par exemple dans l&#39;industrie pétrochimique 6. Il est bien documenté que les composés contenant de l&#39; azote présents dans le pétrole brut lourd classique et de l&#39; huile de schiste ont un effet négatif sur l&#39;activité du catalyseur en hydrocraquage, craquage catalytique et des procédés de reformage 7. De même, il a été rapporté que la présence de composés contenant de l&#39; azote sont un problème de sécurité , car ils favorisent la formation de gomme dans la boîte froide d&#39;une unité de craquage à la vapeur 8. Ces traitement et la sécurité chaldéfis sont un moteur puissant pour améliorer les méthodes actuelles de hors-ligne et en ligne la caractérisation de composés azotés dans des matrices d&#39;hydrocarbures complexes. Chromatographie en phase gazeuse bidimensionnelle (GC × CG) couplée à un détecteur à chimiluminescence d&#39;azote (NCD) est une technique de caractérisation supérieure par rapport à une dimension chromatographie en phase gazeuse (GC) destiné à analyser les moteurs diesel classiques ou des échantillons de charbon liquéfié 7. Récemment , une méthode a été développée et appliquée à la caractérisation en ligne de la teneur en azote dans l&#39; huile de schiste 6, l&#39;identification des composés azotés extraits présents dans les distillats moyens 9, et la détermination de la composition détaillée des déchets plastiques huile de pyrolyse 10. Il est donc clair que GC × analyse GC est une technique de traitement hors ligne puissant pour l&#39; analyse de mélanges complexes 11-17. Cependant, l&#39;application est en ligne plus difficile en raison de la nécessité d&#39;un fiablend non-discrimination méthode d&#39;échantillonnage. L&#39; une des premières méthodes développées pour la caractérisation complète en ligne a été démontrée par l&#39; analyse de craquage à la vapeur effluents du réacteur en utilisant un TOF-MS et un FID 18. L&#39;optimisation des paramètres de GC et une combinaison appropriée de la colonne d&#39; analyse d&#39;échantillons comprenant des hydrocarbures allant du méthane à des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) 18 activés. Le présent travail prend cette méthode à un nouveau niveau en l&#39;étendant à l&#39;identification et la quantification des composés azotés présents dans les mélanges d&#39;hydrocarbures complexes. Un tel procédé est entre autres nécessaires pour améliorer la compréhension fondamentale du rôle que ces composés jouent dans plusieurs processus et applications. A la connaissance des auteurs, des informations concernant la cinétique des processus de conversion des composés contenant de l&#39; azote est rare 19, en partie à cause de l&#39;absence d&#39;une méthode adéquate pour identifier et quantifier composé azotés dans l&#39;effluent du réacteur. Mise en place de la méthodologie hors ligne et en ligne des analyses est donc une condition préalable avant que l&#39; on peut même tenter la reconstruction de charge 20-27 et modélisation cinétique. L&#39;un des domaines qui bénéficieraient de l&#39;identification précise et la quantification des composés contenant de l&#39;azote est craquage à la vapeur ou de la pyrolyse. Bio et fossiles charges lourdes pour le craquage à la vapeur ou des réacteurs de pyrolyse contiennent des milliers d&#39;hydrocarbures et de composés qui contiennent des hétéroatomes. En outre, en raison de la complexité de la charge et la nature radicale de la composition chimique se produise, des dizaines de milliers de réactions peuvent se produire entre les milliers d&#39;espèces de radicaux libres 28, ce qui rend l&#39;effluent du réacteur d&#39; autant plus complexe que le matériau de départ. Dans des mélanges d&#39;hydrocarbures de l&#39; azote est principalement présent dans les structures aromatiques, par exemple, que la pyridine ou pyrrole; par conséquent, les efforts les plus expérimentales ont été consacrées à la décomposition de ces structUres. Le cyanure d&#39;hydrogène et l&#39; acétylène ont été signalés comme principaux produits de la décomposition thermique de la pyridine étudiée dans une plage de températures de 1,148-1,323 K. D&#39; autres produits tels que les hydrocarbures aromatiques non volatils et les goudrons ont également été détectées dans des quantités mineures 29. La décomposition thermique du pyrrole a été étudiée dans une plage de températures plus large de 1,050-1,450 K en utilisant des expériences d&#39;ondes de choc. Les principaux produits sont 3-butènenitrile, cis et trans 2-butènenitrile, le cyanure d&#39;hydrogène, l&#39; acétonitrile, 2-Acrylonitrile, Acétate et propiolonitrile 30. En outre la décomposition thermique des expériences de tube de choc ont été effectuées pour la pyridine , à des températures élevées résultant dans les spectres de produit comparable 31,32. Les rendements du produit dans ces études ont été déterminées en appliquant équipé d&#39;un FID, un atome d&#39; azote et de phosphore détecteur GC (NPD) 31, un spectromètre de masse (MS) 32 et infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) 32 </sup&gt;. Une méthodologie similaire mettant en œuvre le FID et le PND a été appliqué pour analyser les produits de pyrolyse du schiste à l&#39;huile dans un réacteur à écoulement continu 8. L&#39; utilisation d&#39; un piège froid à 273,15 K et GC-MS, Winkler et al. 33 ont montré que lors de la pyridine pyrolyse des composés aromatiques contenant un hétéroatome sont formés. Zhang et al. , Et 34 Debono et al. , 35 ont appliqué la méthode de Winkler et al. , Pour l&#39; étude de la pyrolyse des déchets organiques. Les riche en azote des produits de réaction sont analysés en ligne, en utilisant un GC couplé à un détecteur de conductivité thermique (TCD) 34. Les goudrons recueillies ont été analysées hors ligne en utilisant GC-MS 34,35. Pyrolyse simultanée du toluène et la pyridine a montré une différence de tendance à la formation de suie par rapport à la pyrolyse de la pyridine, ce qui indique la nature complexe de réactions radicalaires 31,36. L&#39;une des méthodes d&#39;analyse les plus complets a été développé par Nathan et ses collègues 37. Ils ont utilisé FTIR, la résonance magnétique nucléaire (RMN) et GC-MS pour l&#39;analyse des produits de décomposition de la pyridine et diazine et résonance paramagnétique électronique (RPE) pour le traçage des espèces de radicaux libres. Analyse FTIR peut être une approche très efficace pour l&#39;identification d&#39;une large gamme de produits, même PAH 38-40, néanmoins la quantification est extrêmement difficile. Calibration nécessite un ensemble complet de spectres infrarouges à différentes concentrations pour chaque espèce cible à une température et une pression 41 spécifique. Les travaux récents de Hong et al. A démontré les possibilités d&#39;utilisation de faisceau moléculaire par spectrométrie de masse (MBMS) et accordable vide synchrotron ultraviolet photoionisation pour la détermination des produits et des intermédiaires lors de pyrrole et pyridine décomposition 42,43. Cette méthode expérimentale permet l&#39;identification sélective des intermédiaires isomériques et la détection quasi-seuil de radicaux sans inflicting fragmentation des espèces analysées 44. Cependant, l&#39;incertitude sur les concentrations mesurées à l&#39;aide de MBMS analyse est également importante. Dans ce travail, les premiers résultats de la caractérisation hors ligne complet de l&#39;huile de schiste complexe sont signalés. Ensuite, les limitations de l&#39;utilisation d&#39;un GC en ligne × GC-TOF-MS / FID pour l&#39;analyse des composés azotés dans une matrice hydrocarbonée complexe sont discutés. Enfin, la nouvelle méthodologie pour la quantification en ligne des composés azotés par GC × GC-MNT est démontrée. L&#39;analyse qualitative des produits a été effectuée à l&#39;aide TOF-MS, tandis que la FID et NCD ont été utilisés pour la quantification. L&#39;application de la NCD est une amélioration importante par rapport à l&#39;utilisation du FID en raison de sa plus grande sélectivité, limite inférieure de détection et de réaction équimolaire.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-Chloropyridine, 99%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>C69802</td>
			<td>Highly toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shale oil</td>
			<td>Origin Colorado, US</td>
			<td>Piceance Basin in 
			Colorado, USA</td>
			<td>Toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pyridine, 99.8%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>270970</td>
			<td>Highly toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon Dioxide, industrial grade refrigerated liquid</td>
			<td>PRAXAIR</td>
			<td>CDINDLB0D</td>
			<td>Wear safety gloves and glasses</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Helium, 99.99%</td>
			<td>PRAXAIR</td>
			<td>6.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen, 99.95%</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td>695A-49</td>
			<td>Flammable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td>905A-49+</td>
			<td>Flammable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td>365A-49X</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td>765A-49</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexane, 95+%</td>
			<td>Chemlab</td>
			<td>CL00.0803.9025</td>
			<td>Toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heptane, 99+%</td>
			<td>Chemlab</td>
			<td>CL00.0805.9025</td>
			<td>Toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen, industrial grade refrigerated liquid</td>
			<td>PRAXAIR</td>
			<td>P0271L50S2A001</td>
			<td>Wear safety gloves and glasses</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autosampler</td>
			<td>Thermo Scientific, Interscience</td>
			<td>AI/AS 3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High temperature 6 port/2 position valve</td>
			<td>Valco Instruments Company Incorporated</td>
			<td>SSACGUWT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas chromatograph</td>
			<td>Thermo Scientific, Interscience</td>
			<td>Trace GC ultra</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rafinery Gas Analyzer</td>
			<td>Thermo Scientific, Interscience</td>
			<td>KAV00309</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>rtx-1-PONA column</td>
			<td>Restek Pure Chromatography</td>
			<td>10195-146</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BPX-50 column</td>
			<td>SGE Analytical science</td>
			<td>54741</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TOF-MS</td>
			<td>Thermo Scientific, Interscience</td>
			<td>Tempus Plus 1.4 SR1 Finnigan</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NCD</td>
			<td>Agilent Technologgies</td>
			<td>NCD 255</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chrom-card</td>
			<td>Thermo Scientific, Interscience</td>
			<td>HyperChrom 2.4.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xcalibur software</td>
			<td>Thermo Scientific, Interscience</td>
			<td>1.4 SR1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chrom-card software</td>
			<td>Thermo Scientific, Interscience</td>
			<td>HyperChrom 2.7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GC image software</td>
			<td>Zoex Corporation</td>
			<td>GC image 2.3</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

on-line analysis of nitrogen containing compounds in complex hydrocarbon matrixes

Le passage à des pétroles bruts lourds et l&#39;utilisation des ressources fossiles tels que l&#39;huile de schiste sont un défi pour l&#39;industrie pétrochimique. La composition des pétroles bruts lourds et les huiles de schiste varie sensiblement en fonction de l&#39;origine du mélange. En particulier, elles contiennent une plus grande quantité de composés azotés par rapport aux huiles de brut classiquement utilisées. Comme composés azotés ont une influence sur le fonctionnement des procédés thermiques qui se produisent dans les unités de cokéfaction et vapocraqueurs, et que certaines espèces sont considérées comme dangereuses pour l&#39;environnement, une analyse détaillée des réactions impliquant des composés contenant de l&#39;azote dans des conditions de pyrolyse fournit des informations précieuses. Par conséquent , un nouveau procédé a été développé et validé avec une charge d&#39; alimentation contenant une teneur en azote élevée, à savoir, une huile de schiste. Tout d&#39;abord, la charge a été caractérisée en ligne par chromatographie en phase gazeuse bidimensionnelle complète (GC × CG) couplée à un nitrfibrinogène détecteur de chimioluminescence (NCD). Dans une deuxième étape, la méthode d&#39;analyse en ligne a été développé et testé sur une usine pilote de craquage à la vapeur en alimentant la pyridine dissous dans de l&#39;heptane. Le premier étant un composé représentatif de l&#39;une des classes les plus abondantes de composés présents dans l&#39;huile de schiste. La composition de l&#39;effluent du réacteur a été déterminée au moyen d&#39;un système d&#39;échantillonnage automatique développé en interne suivie d&#39;une injection immédiate de l&#39;échantillon sur un GC × GC couplé à un spectromètre à temps de vol de masse (TOF-MS), détecteur à ionisation de flamme (FID ) et les maladies non transmissibles. Une nouvelle méthode pour l&#39;analyse quantitative de composés contenant de l&#39;azote à l&#39;aide NCD et de 2-chloropyridine comme étalon interne a été développée et démontrée.

Le chromatogramme obtenu en utilisant le GC offline × GC-MNT pour la caractérisation de composés azotés dans un échantillon d&#39;huile de schiste est donné à la figure 3 Les classes suivantes ont été identifiées:. Pyridines, anilines, quinoléines, indoles, acridines et carbazoles. De plus, la quantification détaillée des composés individuels était possible. Les données recueillies ont été utilisées pour déterminer les concentrations de composés indi...

Watch this Scientific Journal Video about On-line Analysis of Nitrogen Containing Compounds in Complex Hydrocarbon Matrixes at JoVE.com

On-line Analysis of Nitrogen Containing Compounds in Complex Hydrocarbon Matrixes

Un procédé combinant la Chromatographie gazeuse complète en deux dimensions avec la détection de la chimioluminescence d&#39;azote a été développée et appliquée à l&#39;analyse en ligne des composés contenant de l&#39;azote dans une matrice hydrocarbonée complexe.

Analyse en ligne de composés azotés dans les Matrices d&#39;hydrocarbures complexes

The shift to heavy crude oils and the use of alternative fossil resources such as shale oil are a challenge for the petrochemical industry. The ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry

L&#39;analyse des composés volatils et sensibles oxydation en utilisant un système à froid d&#39;entrée et impact électronique spectrométrie de masse

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The ...

Recherche

Chimie

Reductive Electropolymerization of a Vinyl-containing Poly-pyridyl Complex on Glassy Carbon and Fluorine-doped Tin Oxide Electrodes

L&#39;électropolymérisation réductrice d&#39;un complexe de poly-pyridyl-vinyle contenant de Glassy Carbon dopé au fluor et l&#39;oxyde d&#39;étain Electrodes

Controllable electrode surface modification is important in a number of fields, especially those with solar fuels applications. Electropolymerization is ...

Supercritical Nitrogen Processing for the Purification of Reactive Porous Materials

Traitement de l&#39;azote supercritique pour la purification de réactifs matériaux poreux

Supercritical fluid extraction and drying methods are well established in numerous applications for the synthesis and processing of porous materials. ...

A Direct, Early Stage Guanidinylation Protocol for the Synthesis of Complex Aminoguanidine-containing Natural Products

A Direct, Early Stage Protocole Guanidinylation pour la synthèse de complexes contenant aminoguanidine-produits naturels

The guanidine functional group, displayed most prominently in the amino acid arginine, one of the fundamental building blocks of life, is an important ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

Analyse de l’haleine en temps réel en utilisant l’ionisation secondaire SPECTROMETRIE couplée à la spectrométrie de masse haute résolution

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Preparation of Hollow Polystyrene Particles and Microcapsules by Radical Polymerization of Janus Droplets Consisting of Hydrocarbon and Fluorocarbon Oils

Préparation de particules de polystyrène creuses et Microcapsules par polymérisation radicalaire de gouttelettes de Janus consistant en hydrocarbures et huiles de fluorocarbone

In this article, we have demonstrated a method for producing hollow particles and microcapsules using oil droplets consisting of hydrocarbon oil (styrene) ...

Analysis of Complex Molecules and Their Reactions on Surfaces by Means of Cluster-Induced Desorption/Ionization Mass Spectrometry

Analyse des molécules complexes et de leurs réactions sur les surfaces au moyen de la desorption induite par les grappes/spectrométrie de masse d’ionisation

Desorption/Ionization Induced by Neutral SO2 Clusters (DINeC) is employed as a very soft and efficient desorption/ionization technique for mass ...

Nitrogen Compound Characterization in Fuels by Multidimensional Gas Chromatography

Caractérisation des composés azotés dans les carburants par chromatographie multidimensionnelle du gaz

Certain nitrogen-containing compounds can contribute to fuel instability during storage. Hence, detection and characterization of these compounds is ...

Assembly and Characterization of Polyelectrolyte Complex Micelles

Assemblage et caractérisation des Micelles complexes polyélectrolytes

Polyelectrolyte complex micelles (PCMs), core-shell nanoparticles formed by self-assembly of charged polymers in aqueous solution, provide a powerful ...

Line Shape Analysis of Dynamic NMR Spectra for Characterizing Coordination Sphere Rearrangements at a Chiral Rhenium Polyhydride Complex

Analyse de la forme des lignes des spectres RMN dynamiques pour caractériser les réarrangements de sphère de coordination dans un complexe chiral de polyhydrure de rhénium

Dynamic solution nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is the typical method of characterizing the dynamic rearrangements of atoms within the ...