New Developments in Mass Spectrometry for Group-Type Analysis of Petroleum Cuts (Second Part)

A. Fafet, J. Bonnard, F. Prigent
1999 Oil & Gas Science and Technology  
accurate. This is the case of very narrow cuts or of pure products. Besides, there are no standard compounds enabling to prove the accuracy of such methods. One of the possibilities in this field consists in performing intertechnique comparisons. Thus, the accuracy of the quantification of sulphured compounds can be checked by comparison with the results obtained by gas phase chromatography coupled to sulphur-specific detection such as chemiluminescence or atomic emission. This study forms the
more » ... is study forms the first part of this article. In a second part (Rev. IFP, Vol. 54 (1999) No. 4, pp. 453-462, following in this issue), we shall describe the conception and the validation of a new type of inlet system. Indeed, to be able to analyse samples that are as complex as petroleum cuts, we must be in a position to vaporise them in the source of the spectrometer. For middle distillates, commercial systems are available and enable to introduce the sample in satisfactory conditions. This is far more difficult for heavy cuts, especially if we consider that their initial boiling temperature corresponds to the onset of thermal cracking and that their final boiling point is often higher than 600°C. This constitutes the most crucial element since a very limited number of introduction systems exhibit the required characteristics. 440 Résumé -Nouveaux développements en spectrométrie de masse pour l'analyse quantitative par famille chimique des coupes pétrolières -La caractérisation des coupes pétrolières est une étape indispensable à la compréhension des mécanismes réactionnels et à la description de la cinétique de certains procédés de raffinage comme l'hydrotraitement ou le craquage catalytique. La spectrométrie de masse (SM), grâce aux méthodes d'analyse quantitative par famille, permet d'accéder à une description détaillée des mélanges complexes d'hydrocarbures que sont les distillats moyens ou les coupes lourdes comme les distillats sous vide. Mais ces méthodes présentent certaines limitations et nous exposons ici deux exemples d'amélioration. Dans une première partie, la justesse de la quantification par SM des composés soufrés thiophéniques dans les distillats moyens est étudiée par comparaison intertechniques avec les résultats obtenus par chromatographie gazeuse couplée à une détection spécifique du soufre par chimiluminescence (CG/SCD). Une amélioration de la méthode SM est proposée. La seconde partie présente la description d'un nouveau système d'introduction de l'échantillon dans la source du spectromètre, dédié à l'analyse par famille des coupes lourdes. Nous exposons sa validation, par comparaison des résultats de SM avec ceux de la chromatographie liquide (CL), ainsi que ses performances. Mots-clés : spectrométrie de masse, analyse quantitative par famille, distillats moyens, composés soufrés, chromatographie gazeuse couplée à une détection spécifique par chimiluminescence. Abstract -New Developments in Mass Spectrometry for Group-Type Analysis of Petroleum Cuts -Characterization of petroleum cuts constitutes a necessary stage to perfect understanding of the reaction mechanisms and to the description of the kinetics of certain refining processes such as hydrotreating or catalytic cracking. Mass spectrometry (MS), thanks to group-type quantitative analysis methods, enables to access detailed description of complex hydrocarbon mixtures such as middle distillates or heavy cuts such as vacuum distillates. But these methods are also subject to some drawbacks and we shall expose, thereunder, two examples of improvements. In a first part, the accuracy of MS quantification of thiophenic sulphured compounds in middle distillates is studied by intertechnique comparison with the results obtained by gas phase chromatography coupled to sulphur-specific detection by chemiluminescence (GC/SCD). Improving on the MS method is suggested. In the second part, a new system for introducing the sample in the spectrometer source, dedicated to group-type analysis of heavy cuts is described. Its validation, by comparison of the MS results to those of liquid chromatography (LC) as well as its performances, is exposed.
doi:10.2516/ogst:1999039b fatcat:mgstxnqkvzgjjnfjvpokfxrvpm