Aislamiento, identificación y purificación de ceras compuestas principalmente de n-alcanos y grandes isoalcanos y cicloalcanos.

Sebastián Tovar Molina (1235115)

Se desarrolló un nuevo método para determinar el contenido de cera en los materiales derivados del petróleo. Se basa en la cromatografía en capa fina con la llama detección por ionización (TLC-FID) y consiste en el desarrollo de dos etapas con dos disolventes. El principio del método de ensayo es el primero en separar ácidos grasos saturados de otros componentes más polares que se basan en la buena solubilidad de ácidos grasos saturados en la fuerza de n-heptano y la interacción débil con un adsorbente (silicio). Las ceras se separaron luego de saturar la fracción de una cetona metil-etil (MEK) a un baja temperatura (por lo general 20 ° C) en donde las ceras se encuentran en estado sólido. Las fracciones separadas se cuantifican con FID. Se verifica el método de ensayo utilizando diversos compuestos modelo incluyendo n-alcanos de peso molecular diferente, isoalcano, así como ceras comerciales. Los resultados indican que el método de TLC-FID detecta las ceras compuestas principalmente de n-alcanos que van desde C20 a C40, y grandes isoalcanos y cicloalcanos que son solubles en n-heptano. El método ha sido aplicado satisfactoriamente a una variedad de muestras de aceites crudos, residuos y betunes. Es sencillo, rápido y fiable. Mediante el cambio de temperatura de MEK en la cámara de desarrollo, se pueden purificar las ceras.

La composición química de las ceras puede tener una distinción entre la parafina cera que consiste en n-alcanos y cera microcristalina que contiene isoalcanos y cicloalcanos.

Normalmente, las ceras de parafina son materiales altamente cristalinos con grandes estructuras cristalinas, mientras que las ceras microcristalinas se caracterizan por cristales mucho más finas.

Cromatografía en capa fina con detección de ionización de llama (TLC-FID, conocido como técnica de Iatroscan) ha sido utilizado para caracterizar los materiales relacionados con el petróleo, incluyendo aceites y betún crudo

Procedimiento

En este estudio, se seleccionaron cinco conjuntos de materiales . ellos eran compuestos modelo , ceras comerciales , pares de crudo aceites y residuos , y diferentes productos de betún .

Los compuestos modelo incluyó una serie de n - alcanos que van a partir de n - hexadecano ( n - C16 ) a n- hexatriacontano ( n -C36 ) , y uno isoalcano , escualano ( C30H62

) . Todas las sustancias son de grado de síntesis, y sus puntos de fusión oscilan entre 18 ° C durante n- C16 a 76,5 ° C durante n- C36 . Las ceras comerciales seleccionadas fueron microcristalina refinada o ceras de aceites de crudos parafínicos. En comparación con las ceras parafínicas, las ceras microcristalinas tienen altos puntos de fusión (o puntos de congelación), indicando sus pesos moleculares son considerablemente más grandes que las ceras parafínicas.

Los residuos se obtienen como una parte de fracción inferior en un proceso de destilación que separa los petróleos crudosen fracciones de punto de ebullición selectivos ( BP ) . Se compone de los componentes menos volátiles en un punto de ebullición específico (cortadas punto). Los puntos de corte utilizados para los tres residuos eran 400 °C ( Boscán ) , 555 °C ( Rusia A) , y 560 °C C (en ruso

(Rusia B ) , respectivamente . Debido a las altas temperaturas en la cromatografía de gases ( HTGC) , los aceites y los residuos de crudo diferieren en su composición química . En comparación con el Boscán petróleo crudo, los aceites crudos rusos son más parafinados y contienen más fracciones ligeras.

Procedimiento de TLC –FID: El sistema de TLC / FID utilizado fue Iatroscan TH - 10 TLC /FID analizador de MK- 4. Barras de cuarzo (10 en un soporte para la caña) recubierto con una fina capa de silicio (llamado Chromarod ) fueron utilizado para las separaciones . Se recogieron y se amplificaron las señales de FID en un amplificador montado en el local. Se analizaron los datos con el Visor de espectro software Basic 2.6 . Los picos en los cromatogramas se cuantificaron por el área por encima de una línea de base horizontal trazada desde un lado del pico al otro lado o por extrapolación a partir de una línea de base distinta en el cromatograma .

El procedimiento de CCF de la separación de cera: En primer lugar, una solución de muestra ( 1 % w / v ) se prepara con cloroformo y 1 lL de la solución es descubierto cerca de la parte inferior de una varilla . Después de la evaporación del cloroformo a temperatura ambiente, la varilla se coloca en un marco en un desarrollo alineado de cámara que contiene n-heptano y los de la parte inferior de la varilla que está en contacto con el disolvente ( disolvente no debe ponerse en contacto con el punto de la muestra ) . La varilla se desarrolla a continuación, durante 35 minutos en n- heptano se levanta lentamente sobre la barra por acción capilar. Debido a la buena solubilidad en n- heptano y la interacción débil con el adsorbente (silicio), ácidos grasos saturados se llevan más arriba, por lo tanto son separados de otros componentes polares que permanecen principalmente en el punto de localización. Después del secado, la barra se pone de cabeza y se cuelga dentro de la segunda cámara de desarrollo que contiene MEK .Este tanque de desarrollo se mantuvo en un congelador o cámara climática a una temperatura baja, 20 °C. Durante el equilibrio de la temperatura, la varilla no está en contacto con MEK . Después de diez minutos, la varilla (todavía boca abajo ) se baja en contacto con el disolvente ( MEK ) y la elución se procede durante 25 min . Durante este paso , algunos saturados se mueven con MEK , mientras que las ceras sólidas son separadas debido a la baja solubilidad en MEK . Después del desarrollo en MEK , la varilla , aún en el marco , se deja secar a temperatura ambiente durante 40 min antes del análisis FID . El largo tiempo de secado es necesario porque el agua puede condensar en la barra cuando se transfiere desde el congelador a la temperatura ambiente. Para eliminar trazas de agua , la varilla finalmente se seca durante 2 min en un horno a 80 °C.

Calorimetría diferencial de barrido (DSC) :El procedimiento de DSC para determinar el contenido de cera en la prueba , se utilizó 15 mg de muestra, fue cerrado herméticamente en un recipiente DSC . Se registraron datos durante el enfriamiento a 80 °C y calentando

a 120 °C , en tanto una tasa de 10 °C / min .El contenido de cera se calcula a partir de un pico endotérmico durante la exploración de calefacción. En el cálculo, una entalpía de fusión constante de 121 J / g fue utilizado como referencia .También se pueden determinar por DSC con el inicio de cristalización y de fusión.

Cromatografía de gases de alta temperatura (HTGC): HTGC se utiliza como una tecnología para la destilación simulada y separación de hidrocarburos en el orden de sus puntos de ebullición. La elución cromatográfica se calibra al punto de ebullición equivalente de un material de referencia que típicamente es una mezcla de n-alcanos. En este estudio, una mezcla cualitativa de C5 a C120 se utiliza como la referencia material. El sistema utilizado fue un Hewlett Packard 5890 (columna: 5 m de longitud, 0,53 mm de diámetro y 0,1 film lm espesor) equipado con detector de ionización de llama. 2%(w / w) se prepararon soluciones de muestra en CS2, y 1 lL se inyectó a la columna usando un auto-inyector. Las pruebas se llevaron bajo una velocidad de flujo de helio de 15 ml / min y un programa de temperatura de 40 a 430°C a 10°C / min.

Cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS): GC-MS se llevó a cabo en las muestras de cera comerciales usando un procedimiento reportado. Un Hewlett Packard Cromatografía de gases 6890 .Se empleó 5,973 detector selectivo de masa. Columna de GC fue DB-5 columna capilar de silicio (J & W Scientific,30 m · 0,32 mm de diámetro y el espesor de fase 0,25 lm), y la temperatura del horno se programa desde 120°C (mantenga 3 min) a 270°C (mantener 40 min) a 10°C / min. Inyección splitless se utilizó a 300°C. El sistema se hizo funcionar en un constante modo de flujo a 2 ml / min. La línea de transferencia de MS fue operado a 300°C. La fuente de iones se mantuvo a 230°C.El espectrómetro de masas fue escaneada en impacto de electrones el modo (70 eV) de m / z 50-500 a un ritmo de tres exploraciones por segundo. Para la cuantificación de n-alcanos en ceras, tricosano (n-C23) se utilizó como estándar interno.

Documento tomado de:A new test method for determination of wax content in crude oils, residues and bitumens. Xiaohu Lu, Bjo¨rn Kalman, Per Redelius. Revisado por Elsevier Ltd. 19 de Septiembre 2007. Disponible en ScienceDirect.