Met behulp van röntgentechnieken, wetenschappers ontwikkelen een analysetool die nauwkeuriger kan voorspellen hoe zwavelverbindingen in een partij ruwe olie apparatuur kunnen aantasten - een belangrijk veiligheidsprobleem voor de olie-industrie.

De resultaten van deze lopende experimenten bij de Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) bij het SLAC National Accelerator Laboratory van het Department of Energy zullen de industrierichtlijnen verbeteren. Het doel is om de soorten zwavel te karakteriseren die het belangrijkst zijn om in de olie te identificeren, om beter te kunnen anticiperen op mogelijke corrosiesnelheden.

Een team van onderzoekers van Chevron en de Universiteit van Saskatchewan voert een reeks onderzoeken uit bij SSRL om vormen van zwavel in ruwe olie nauwkeurig te onderzoeken.

"Door naar ruwe olie te kijken met een combinatie van röntgenspectroscopietechnieken, we waren in staat om de complexe chemie van de zwavelverbindingen met hoge specificiteit te onderzoeken en te beschrijven, " zei Monica Barney, een materiaalonderzoeker bij Chevron.

Complexiteiten in de gegevens

Bijna een miljoen vaten olie worden op een bepaalde dag verwerkt in de grote raffinaderijen van Chevron in de Verenigde Staten, en de zwavel die in de olie aanwezig is, kan reageren met de metalen in verschillende soorten apparatuur en schade veroorzaken. Met deze reacties moeten ingenieurs rekening houden om een ​​veilige en betrouwbare verwerking te garanderen.

Maar hoge zwavelconcentraties correleren niet altijd met hoge niveaus van corrosie, of andersom, en dit maakt het moeilijk te voorspellen hoe corrosief een bepaalde ruwe olie zal zijn.

"We kunnen de zwavelconcentratie meten, maar het vertelt je niets over de reactiviteit, " zegt Barney, wie de studies leidt. "Het kennen van het type zwavel in ruwe olie is van cruciaal belang voor het voorspellen van eigenschappen die verband houden met corrosie."

De samenwerking begon toen Barney werkte aan een afzonderlijk corrosieonderzoek bij SSRL. Na het verzamelen van de gegevens, het Chevron-team worstelde met de interpretatie van de complexiteit die ze in de resultaten zagen.

Bij een online zoekactie kwamen ze een diagram tegen dat ontwikkeld was door twee professoren aan de Universiteit van Saskatchewan, Graham George en Ingrid Pickering, terwijl ze in dienst waren bij SSRL. Ze hebben jarenlang moleculaire biologie en toxicologie-experimenten uitgevoerd op de SSRL-synchrotron.

Het diagram toonde spectroscopie-informatie die was verzameld door de superpositie van gegevens over veel soorten zwavel, vergelijkbaar met wat wordt gezien in ruwe olie. Het liet zien hoe het vergelijken van een algemeen spectrum met een bibliotheek van standaarden individuele soorten verbindingen kan identificeren.

"Toen ik deze figuur tegenkwam, Ik dacht, 'Dit is het. Dit is wat we nodig hebben.' Het is wat we al jaren zochten - een karakteriseringsmethode die de hoeveelheden van elk type zwavel kon kwantificeren, ' zegt Barney.

Het idee was om dezelfde techniek te gebruiken - zwavel K-edge röntgenabsorptiespectroscopie - om de soorten zwavel in ruwe oliën te meten en te bepalen.

Barney begon al snel samen te werken met George en Pickering om een ​​oplossing te vinden. Beiden werkten eerder in de olie- en gasindustrie, en Barney zegt dat hun expertise perfect overeenkwam met wat Chevron wilde bestuderen.

Met deze analysemethode het team ontwikkelde een aanpak om de ruwe olie te onderzoeken met "zachte röntgenstralen, " die het midden tussen hoogenergetische en laagenergetische röntgenstralen innemen.

Afgestemd op de juiste energie, Dankzij röntgenstralen konden de onderzoekers gedetailleerde informatie verzamelen over de zwavel en zijn chemische buren en konden ze helpen door de overlappende informatie die werd gegenereerd door overeenkomsten in de zwavelverbindingen.

Zwavelchemie begrijpen

Het grote aantal verschillende zwavelverbindingen in de ruwe olie, elk subtiel verschillend van de anderen, maakt de resultaten van de meeste soorten karakteriseringstechnieken moeilijk te interpreteren of zelfs niet overtuigend.

Het röntgenabsorptiespectroscopiewerk bij SSRL stelt de wetenschappers in staat een nauwkeurige beschrijving te zien van de zwavelchemie van de ruwe olie.

"Dit is een voorbeeld van het gebruik van ultramoderne spectroscopie voor een toepassing in de echte wereld, "zegt Joris.

Dit werk maakt deel uit van een grotere samenwerking bij Chevron die verschillende andere technieken gebruikt om de chemie van zwavel in ruwe olie te begrijpen. De experimentele gegevens van verschillende chemische karakteriseringsmethoden worden gecombineerd en vergeleken met gegevens uit corrosiestudies en voorspellingen uit computermodellering.