Usando técnicas de raios-X, os cientistas estão desenvolvendo uma ferramenta de análise que pode prever com mais precisão como os compostos de enxofre em um lote de petróleo bruto podem corroer o equipamento - uma questão de segurança importante para a indústria do petróleo.

Os resultados desses experimentos em andamento no Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) no Laboratório Nacional do Acelerador SLAC do Departamento de Energia irão melhorar as diretrizes da indústria. O objetivo é caracterizar os tipos de enxofre que são mais críticos para identificar no óleo, para melhor antecipar o potencial de taxas de corrosão.

Uma equipe de pesquisadores da Chevron e da Universidade de Saskatchewan está realizando uma série de estudos no SSRL para examinar de perto as formas de enxofre no petróleo bruto.

"Ao observar o petróleo bruto com uma combinação de técnicas de espectroscopia de raios-X, fomos capazes de examinar e descrever a química complexa dos compostos de enxofre com alta especificidade, "disse Monica Barney, um engenheiro de pesquisa de materiais na Chevron.

Complexidades nos dados

Quase um milhão de barris de petróleo são processados ​​em um determinado dia nas principais refinarias da Chevron nos Estados Unidos, e o enxofre presente no óleo pode reagir com os metais em vários tipos de equipamentos e causar danos. Essas reações são algo que os engenheiros devem considerar para garantir um processamento seguro e confiável.

Mas altas concentrações de enxofre nem sempre se correlacionam com altos níveis de corrosão, ou o contrário, e isso torna difícil prever o quão corrosivo um determinado petróleo bruto será.

“Podemos medir a concentração de enxofre, mas não fala sobre a reatividade, "diz Barney, quem está liderando os estudos. "Saber o tipo de enxofre no petróleo bruto é extremamente importante para prever propriedades relacionadas à corrosão."

A colaboração começou quando Barney estava trabalhando em um estudo de corrosão separado na SSRL. Depois de coletar os dados, a equipe da Chevron estava lutando para interpretar as complexidades que viam nos resultados.

Em uma pesquisa online, eles encontraram um diagrama desenvolvido por dois professores da Universidade de Saskatchewan, Graham George e Ingrid Pickering, enquanto eles estavam na equipe do SSRL. Eles conduziram experimentos de biologia molecular e toxicologia no síncrotron SSRL por anos.

O diagrama mostrou informações de espectroscopia coletadas a partir da sobreposição de dados em muitos tipos de enxofre, semelhante ao que se vê no petróleo bruto. Ele mostrou como a comparação de um espectro geral com uma biblioteca de padrões pode identificar tipos individuais de compostos.

"Quando me deparei com esta figura, Eu pensei, 'É isso. É isso o que precisamos.' É o que procuramos há anos - um método de caracterização que pudesse quantificar as quantidades de cada tipo de enxofre, "Barney diz.

A ideia era usar a mesma técnica - espectroscopia de absorção de raios-X de borda K de enxofre - para medir e determinar os tipos de enxofre em óleos crus.

Barney logo começou a colaborar com George e Pickering para encontrar uma solução. Ambos trabalharam anteriormente na indústria de petróleo e gás, e Barney diz que a experiência deles combinava perfeitamente com o que a Chevron queria estudar.

Com este método de análise, a equipe desenvolveu uma abordagem para examinar o petróleo bruto com "raios-X delicados, "que ocupam o meio termo entre os raios X de alta e baixa energia.

Sintonizado com a energia correta, Os raios X permitiram que os pesquisadores coletassem informações detalhadas sobre o enxofre e seus vizinhos químicos e ajudassem a descobrir as informações sobrepostas geradas por semelhanças nos compostos de enxofre.

Compreendendo a química do enxofre

O grande número de vários compostos de enxofre presentes no petróleo bruto, cada um sutilmente diferente dos outros, torna os resultados da maioria dos tipos de técnicas de caracterização difíceis de interpretar ou mesmo inconclusivos.

O trabalho de espectroscopia de absorção de raios X no SSRL permite que os cientistas vejam uma descrição precisa da química do enxofre do petróleo bruto.

"Este é um exemplo do uso da espectroscopia de última geração para uma aplicação no mundo real, "George diz.

Este trabalho é parte de uma colaboração maior na Chevron que está usando várias outras técnicas para entender a química do enxofre no petróleo bruto. Os dados experimentais de vários métodos de caracterização química são combinados e comparados com dados de estudos de corrosão e previsões de modelagem por computador.