Desarrollos analíticos basados en la técnica GCxGC en el campo del refino

Resumen

La técnica cromatografía de gases bidimensional completa GC por GC ha demostrado ser una de las herramientas más poderosas para el análisis de compuestos orgánicos por su alta resolución, sensibilidad y poder de identificación. En esta técnica se combinan dos columnas cromatográficas de diferentes dimensiones y fases estacionarias, lo que da lugar a un sistema ortogonal. Todos los componentes de la muestra se someten a los dos principios de separación en el sistema. Esto se consigue mediante una interfaz, llamada modulador, que conecta las dos columnas cromatográficas. La industria petroquímica fue uno de los primeros campos de aplicación de la técnica GC por GC. Por las propiedades que ofrece dicha técnica, resulta fundamental para el análisis de muestras complejas que pueden contener varios miles de compuestos, por consiguiente, su implementación supuso una revolución en el análisis de muestras de petróleo. El objetivo de este trabajo de investigación consistió en la aplicación de la cromatografía GC por GC en el campo de Refino de petróleo. Al término del trabajo, se desarrollaron cuatro métodos analíticos para responder a algunas necesidades importantes en la industria petroquímica. Dichos métodos se explican a continuación. Debido al impacto negativo que supone la presencia de ésteres metílicos de ácidos grasos FAME en querosenos, en el primer trabajo, se desarrolló un método mediante GC por GC acoplada a un detector FID para la determinación de niveles traza de FAME en queroseno de aviación. El método desarrollado resultó ser una buena alternativa al método de referencia IP PM DY 09 basado en la técnica GC MS en modo SIM. En el siguiente trabajo, mediante el empleo GC por GC acoplada a un detector espectrométrico de masas TOFMS, se desarrolló un método que proporciona información detallada de muestras de queroseno, mediante la determinación de n-parafinas, iso-parafinas, olefinas, naftenos y aromáticos. Este tipo de caracterización permitió el seguimiento de diversos procesos de conversión y predecir el comportamiento de los productos en posteriores procesos o en sus aplicaciones finales. Se empleó la herramienta Scripting, basada en el empleo de scripts que son funciones escritas por el usuario en lenguaje de programación Visual Basic. Esto permitió la identificación de miles de compuestos presentes en las muestras de forma inequívoca y mucho más rápida. Finalmente, las distintas familias identificadas fueron semicuantificadas mediante la suma de las áreas de los iones moleculares y los iones de los fragmentos más característicos de las familias. El tercer trabajo trata sobre la especiación de compuestos nitrogenados en destilados medios mediante GC por GC NCD. La determinación de las especies nitrogenadas tiene gran importancia ya que envenenan los catalizadores e inhiben los procesos de hidrodesulfuración. Además el método desarrollado se basó en una extracción previa de los compuestos de la matriz hidrocarbonada y su fraccionamiento por familias mediante la extracción en fase sólida. El fraccionamiento de los compuestos nitrogenados fue necesario para evitar coeluciones entre algunas de las familias, incluso en GC por GC, que pueden dar lugar a una errónea cuantificación de los compuestos. En el último trabajo se explica el desarrollo de un método para la determinación de un desactivador de metales presente en gasóleos mediante GC por GC NCD. Los desactivadores de metales se utilizan para prevenir reacciones catalizadas por metales en productos de petróleo que afectan a su estabilidad. Su cuantificación a concentraciones bajas no se consigue mediante técnicas cromatográficas unidimensionales debido a la complejidad de la matriz. Sin embargo con el sistema GC por GC NCD se evitaron problemas de coelución y se pudieron determinar concentraciones bajas del desactivador.