Asphaltene

Jede Erdölfraktion lässt sich mit Hilfe der sogenannten SARA-Fraktionierung in gesättigte Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, polare Harze und Asphaltene gemäß ihrer Löslichkeit auftrennen. Asphaltene werden als die Fraktion definiert, welche löslich in Toluol, aber unlöslich in paraffinischen Lösungsmitteln wie Pentan, Hexan oder Heptan, ist. Erdöl mit geringem Anteil an leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen, so genanntes Schweröl, gewinnt immer mehr Relevanz für die Erdölproduktion. Schweröle enthalten oftmals im Vergleich zu leichteren Rohölen große Anteile an Asphaltenen, welche mit zahlreichen Problemen während der Produktion und Raffination in Verbindung gebracht werden wie z.B. die Bildung von Ablagerungen innerhalb von Rohrleitungen oder Katalysatorvergiftung. Die Untersuchung von Asphaltenen ist daher von wissenschaftlichem und industriellem Interesse.

Untersuchung von Asphaltenen mit hochauflösender Massenspektrometrie

Was untersuchen wir in der Analytischen Chemie der Universität Rostock daran? Die molekulare Struktur von Asphaltenen ist immer noch nicht gänzlich aufgeklärt. Bekannt ist, dass es sich bei Asphaltenen um ein komplexes Gemisch aus non-volatilen, großen Kohlenwasserstoffgerüsten mit zahlreichen aromatischen Ringsystemen und Heteroatomen handelt. Die chemische Charakterisierung dieser komplexen Substanzen ist eine analytische Herausforderung. Einer unserer Ansätze zur Charakterisierung der Asphaltene kommt hier aus dem Bereich der Petroleomics - der Untersuchung der molekularen Ebene von Erdöl und seinen Fraktionen mittels hochauflösender Massenspektrometrie. Durch Kopplung unseres Fourier-Transformation-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometers (FT-ICR MS) an eine Thermowaage (TG) können wir in die Gasphase freigesetzte, desorbierbare oder pyrolysierbare Spezies temperaturaufgelöst messen. Durch die ultra-hohe Massenauflösung und Massengenauigkeit des FT-ICR-Massenspektrometers können Summenformeln berechnet und die gemessenen Spezies auf molekularem Level bestimmt werden. MS-MS-Fragmentierungsexperimente geben uns weiteren Aufschluss über die Kernstruktur der Asphaltene.

Auch interessant:

Literatur

Literatur

Rüger, C.P., Grimmer, C., Sklorz, M., Neumann, A., Streibel, T., Zimmermann, R. Combination of Different Thermal Analysis Methods Coupled to Mass Spectrometry for the Analysis of Asphaltenes and Their Parent Crude Oils: Comprehensive Characterization of the Molecular Pyrolysis PatternEnergy and Fuels 2018, 32(3), pp. 2699-2711

Rüger, C.P., Neumann, A., Sklorz, M., Schwemer, T., Zimmermann, R. Thermal Analysis Coupled to Ultrahigh Resolution Mass Spectrometry with Collision Induced Dissociation for Complex Petroleum Samples: Heavy Oil Composition and Asphaltene Precipitation Effects, Energy and Fuels 2017, 31(12), pp. 13144-13158

Rüger CP, Miersch T, Schwemer T, Sklorz M, Zimmermann R. Hyphenation of Thermal Analysis to Ultrahigh-Resolution Mass Spectrometry (Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry) Using Atmospheric Pressure Chemical Ionization for Studying Composition and Thermal Degradation of Complex Materials. Analytical Chemistry 2015;87(13):6493–9. 

Kontakt

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