Contribución al Estudio de la Separación e Identificación de Compuestos de Vanadio y Níquel presentes en el Crudo

Abstract

Presence of metals as Vanadium and Niquel in crude has negative effects on refining processes. Both Ni and V cause severe deactivation of catalysts used in catalytic cracking systems and impact in negative form the oil industry. In addition, the study of the chemical structure, either organic or inorganic in which these metals are present in the crude has generated a great controversy and the interest to know their structure, composition and location within a complex, matrix is of great importance to find a method to allow separation and study in a simple way. Therefore, selective removal of these metal contaminants from heavy crudes is highly desirable. In this work, we propose a methodology based in fractionation of crude by adsorption in chromatography column, a posterior characterization and study the size distribution of the vanadium compounds and nickel by GPC-ICP. The discrimination in size could help to improve the efficience in the separation methodology. This information is important in order to develop procedures for the removal of these compounds in crude oil. Thin Layer Chromatography (TLC) was used to generate a connection between the subfractions obtained by separation methodology and asphaltene content in the subfractions. Identification of metalloporphyrins was followed by UV-visible spectroscopy. New method for separating components of crude and asphaltene is introduced, by studying the adsorption of the subfractions in nanoparticles (NPs). For this, SiO2 NPs were synthesized by the Stober method and the NPs were modified in order to improve the adsorption process. This adsorption was monitored by UV-Visible spectrometry and a more detailed analysis by GPC-ICP-MS. La presencia de metales en el crudo tiene efectos negativos en los procesos de refinación y mejoramiento. Tanto Ni como V causan la desactivación severa de muchos catalizadores heterogéneos usados en los sistemas de craqueo catalítico y a su vez esto produce un fuerte impacto económico y contaminante en la industria petrolera. Además de ello, el estudio de la estructura química, ya sea orgánica o inorgánica, en que estos metales están presentes en el crudo ha generado controversia y es de gran interés para los investigadores, ya que conociendo su estructura, su composición y ubicación dentro de una matriz tan compleja, permitiría su separación y estudio de una manera sencilla. Por lo tanto, la eliminación selectiva de estos contaminantes metálicos a partir de crudos pesados es altamente deseable. En este trabajo, se propone realizar un fraccionamiento de crudo por cromatografía de adsorción en columna para obtener matrices más simples y posteriormente con estas, hacer una caracterización y estudiar la distribución y el tamaño de los compuestos de vanadio y níquel por GPC-ICP-MS en donde se consideran las implicaciones que estas especies químicas pueden tener sobre las perspectivas de nuevos métodos de separación. Esta información es importante con el fin de desarrollar procedimientos para la eliminación de estos en el crudo. Además de esto, la TLC permite generar una conexión entre las subfracciones obtenidas por la metodología de separación planteada y las facciones SARA. Se utilizó como técnica de identificación de metaloporfirinas la espectroscopia de UV-Visible. Por otra parte se propone una metodología innovadora para la separación de los componentes de los asfaltenos y crudo, mediante el estudio de la adsorción en nanopartículas (NPs). Para esto, se sintetizaron NPs de SiO2 por el método de Stober y estas se modificaron con la finalidad de mejorar el proceso de adsorción. Esta adsorción se siguió por espectrometría de UV- Visible y un análisis más detallado para las moléculas que contienen S y V fue realizado por GPC-ICP-MS.