Usando técnicas de rayos X, Los científicos están desarrollando una herramienta de análisis que puede predecir con mayor precisión cómo los compuestos de azufre en un lote de petróleo crudo pueden corroer el equipo, un tema de seguridad importante para la industria petrolera.

Los resultados de estos experimentos en curso en la fuente de luz de radiación sincrotrón de Stanford (SSRL) en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía mejorarán las pautas de la industria. El objetivo es caracterizar los tipos de azufre que son más críticos para identificar en el aceite, para anticipar mejor el potencial de tasas de corrosión.

Un equipo de investigadores de Chevron y la Universidad de Saskatchewan están realizando una serie de estudios en SSRL para examinar de cerca las formas de azufre en el petróleo crudo.

"Al observar el petróleo crudo con una combinación de técnicas de espectroscopía de rayos X, pudimos examinar y describir la compleja química de los compuestos de azufre con alta especificidad, "dijo Monica Barney, ingeniero de investigación de materiales en Chevron.

Complejidades en los datos

Casi un millón de barriles de petróleo se procesan en un día determinado en las principales refinerías de Chevron en todo Estados Unidos. y el azufre presente en el aceite puede reaccionar con los metales en varios tipos de equipos y causar daños. Estas reacciones son algo que los ingenieros deben considerar para garantizar un procesamiento seguro y confiable.

Pero las altas concentraciones de azufre no siempre se correlacionan con altos niveles de corrosión, O al revés, y esto hace que sea difícil anticipar cuán corrosivo será un petróleo crudo en particular.

"Podemos medir la concentración de azufre, pero no te dice sobre la reactividad, "dice Barney, quién dirige los estudios. "Conocer el tipo de azufre en el petróleo crudo es de vital importancia para predecir las propiedades relacionadas con la corrosión".

La colaboración comenzó cuando Barney estaba trabajando en un estudio de corrosión por separado en SSRL. Después de recopilar los datos, el equipo de Chevron estaba luchando con la forma de interpretar las complejidades que vieron en los resultados.

En una búsqueda en línea, se encontraron con un diagrama desarrollado por dos profesores de la Universidad de Saskatchewan, Graham George e Ingrid Pickering, mientras formaban parte del personal de SSRL. Han realizado experimentos de biología molecular y toxicología en el sincrotrón SSRL durante años.

El diagrama mostraba información espectroscópica recopilada a partir de la superposición de datos sobre muchos tipos de azufre, similar a lo que se ve en el petróleo crudo. Mostró cómo la comparación de un espectro general con una biblioteca de estándares podría identificar tipos individuales de compuestos.

"Cuando encontré esta figura, Pensé, 'Eso es todo. Esto es lo que necesitamos.' Es lo que habíamos estado buscando durante años:un método de caracterización que pudiera cuantificar las cantidades de cada tipo de azufre, "Dice Barney.

La idea era utilizar la misma técnica, espectroscopia de absorción de rayos X de borde K de azufre, para medir y determinar los tipos de azufre en los petróleos crudos.

Barney pronto comenzó a colaborar con George y Pickering para encontrar una solución. Ambos trabajaron anteriormente en la industria del petróleo y el gas, y Barney dice que su experiencia fue la combinación perfecta con lo que Chevron quería estudiar.

Con este método de análisis, el equipo desarrolló un enfoque para examinar el petróleo crudo con "rayos X tiernos, "que ocupan el término medio entre los rayos X de alta y baja energía.

Sintonizado con la energía correcta, Los rayos X permitieron a los investigadores recopilar información detallada sobre el azufre y sus vecinos químicos y ayudar a analizar la información superpuesta generada por las similitudes en los compuestos de azufre.

Comprensión de la química del azufre

La gran cantidad de diversos compuestos de azufre presentes en el petróleo crudo, cada uno sutilmente diferente de los demás, hace que los resultados de la mayoría de los tipos de técnicas de caracterización sean difíciles de interpretar o incluso no concluyentes.

El trabajo de espectroscopía de absorción de rayos X en SSRL permite a los científicos ver una descripción precisa de la química del azufre del petróleo crudo.

"Este es un ejemplo del uso de espectroscopía de última generación para una aplicación del mundo real, "Dice George.

Este trabajo es parte de una colaboración más amplia en Chevron que está utilizando varias otras técnicas para comprender la química del azufre en el petróleo crudo. Los datos experimentales de varios métodos de caracterización química se combinan y comparan con datos de estudios de corrosión y predicciones de modelos informáticos.