EA042230B1 - METHOD FOR QUANTITATIVE DETERMINATION OF ORGANIC ACID CONTENT IN CRUDE OIL - Google Patents
METHOD FOR QUANTITATIVE DETERMINATION OF ORGANIC ACID CONTENT IN CRUDE OIL Download PDFInfo
- Publication number
- EA042230B1 EA042230B1 EA202090477 EA042230B1 EA 042230 B1 EA042230 B1 EA 042230B1 EA 202090477 EA202090477 EA 202090477 EA 042230 B1 EA042230 B1 EA 042230B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- organic acids
- organic
- acid
- crude oil
- solution
- Prior art date
Links
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к способу количественного определения содержания органических кислот в сырой нефти.The present invention relates to a method for the quantitative determination of organic acids in crude oil.
Уровень техникиState of the art
Общее кислотное число (ОКТ) является для сырой нефти мерой кислотности и его определяют как выраженное в миллиграммах количество гидроксида калия, которое необходимо для нейтрализации кислот, содержащихся в 1 г нефти. Хотя значение ОКТ обеспечивает информацию о кислотности сырой нефти, это значение не обеспечивает информацию о типах органических кислот (обычно карбоновых кислот), содержащихся в сырой нефти.The total acid number (TAN) is a measure of acidity in crude oil and is defined as the amount of potassium hydroxide, expressed in milligrams, that is required to neutralize the acids contained in 1 g of oil. Although the OCT value provides information about the acidity of the crude oil, this value does not provide information about the types of organic acids (usually carboxylic acids) contained in the crude oil.
Поэтому было бы предпочтительно разработать способ, который обеспечивает количественное определение содержания представителей типов или классов органических кислот в образцах разной сырой нефти и получение химических характеристик сырой нефти. Так, содержания представителей типов и классов органических кислот в сырой нефти, добытой из разных месторождений, могут быть разными. Также полагают, что содержания представителей типов и классов органических кислот в сырой нефти, добытой из месторождения, могут меняться с течением времени. Кроме того, содержания представителей типов и классов органических кислот в сырой нефти могут быть разными, если для добычи сырой нефти из месторождения используют добычу нефти усовершенствованными методами (ДУМ), например путем заводнения водой низкой минерализации. Соответственно, изменение содержания представителей разных типов и классов органических кислот в сырой нефти, добытой из месторождения, может обеспечить информацию об эффективности методов ДУМ.Therefore, it would be preferable to develop a method that quantifies the content of representatives of types or classes of organic acids in samples of different crude oils and obtains the chemical characterization of the crude oil. Thus, the content of representatives of types and classes of organic acids in crude oil produced from different fields may be different. It is also believed that the contents of representatives of types and classes of organic acids in crude oil extracted from the field may change over time. In addition, the levels of representatives of types and classes of organic acids in crude oil can be different if advanced oil recovery (EAP) is used to extract crude oil from the field, for example, by low salinity water flooding. Accordingly, changing the content of representatives of different types and classes of organic acids in crude oil extracted from the field can provide information about the effectiveness of the DCM methods.
Краткое изложение сущности изобретенияBrief summary of the invention
Первым объектом настоящего изобретения является способ анализа сырой нефти, предназначенный для определения количества по меньшей мере одной органической кислоты, содержащейся в сырой нефти, включающий экстракцию органических кислот из образца, содержащего известное количество сырой нефти, с получением экстракта, содержащего органические кислоты, и определение количества экстрагированных органических кислот;The first object of the present invention is a method for analyzing crude oil, designed to determine the amount of at least one organic acid contained in crude oil, including the extraction of organic acids from a sample containing a known amount of crude oil, obtaining an extract containing organic acids, and determining the amount extracted organic acids;
растворение экстракта в заданном объеме по меньшей мере одного полярного растворителя с получением раствора экстрагированных органических кислот в полярном растворителе (растворителях);dissolving the extract in a given volume of at least one polar solvent to obtain a solution of the extracted organic acids in the polar solvent(s);
введение образца, содержащего заданный объем раствора экстрагированных органических кислот, в прибор, включающий расположенные последовательно колонку для жидкостной хроматографии (ЖХ) с обращенной фазой и масс-спектрометр (МС) (ниже в настоящем изобретении: прибор для ЖХ-МС), где колонка для ЖХ с обращенной фазой содержит гидрофобный сорбент и подвижная фаза, предназначенная для колонки для ЖХ, содержит полярный органический растворитель;introducing a sample containing a predetermined volume of the extracted organic acid solution into an instrument including a reverse phase liquid chromatography (LC) column and a mass spectrometer (MS) (hereinafter: LC-MS instrument) arranged in series, where the column for The reverse phase LC contains a hydrophobic sorbent and the mobile phase for the LC column contains a polar organic solvent;
разделение органических кислот в колонке для ЖХ прибора для ЖХ-МС и непрерывную подачу разделенных органических кислот, выходящих из колонки для ЖХ, в МС прибора для ЖХ-МС, для ионизации органических кислот и получения хроматограммы с масс-спектроскопическими данными в динамике по времени для ионизированных органических кислот;separation of organic acids in the LC column of the LC/MS instrument and continuous feeding of the separated organic acids leaving the LC column to the MS of the LC/MS instrument to ionize the organic acids and obtain a chromatogram with mass spectroscopic data over time for ionized organic acids;
определение площади по меньшей мере под одним пиком на выделенной ионной хроматограмме, полученной из масс-спектроскопических данных, отнесенных по меньшей мере к одной органической кислоте;determining the area under at least one peak in the isolated ion chromatogram obtained from the mass spectroscopic data assigned to at least one organic acid;
определение количества органической кислоты в образце раствора экстрагированных органических кислот путем сопоставления площади по пиком (пиками), отнесенным к органической кислоте (кислотам), с площадью под пиком на выделенной ионной хроматограмме, отнесенным к заданному количеству стандартной органической кислоты; и экстраполяцию от количества органической кислоты в образце раствора экстрагированных органических кислот с получением полного количества органической кислоты в экстракте.determining the amount of organic acid in the sample solution of the extracted organic acids by comparing the area of the peak(s) assigned to the organic acid(s) with the area under the peak in the isolated ion chromatogram assigned to a given amount of the standard organic acid; and extrapolating from the amount of organic acid in the sample solution of extracted organic acids to obtain the total amount of organic acid in the extract.
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут понятны из приведенного ниже описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, которые представлены лишь в качестве примера, который приведен со ссылкой на прилагаемые чертежи.Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments of the present invention, which are presented by way of example only, with reference to the accompanying drawings.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 представлена хроматограмма для раствора органических кислот, экстрагированных из образца сырой нефти, на которой показано относительное содержание (интенсивности) ионизированных органических кислот (масс-спектроскопические данные) в динамике по времени;In FIG. 1 is a chromatogram for a solution of organic acids extracted from a crude oil sample, showing the relative content (intensities) of ionized organic acids (mass spectroscopic data) over time;
фиг. 2 получена из результатов, представленных на фиг. 1, и представляет собой масс-спектр, на котором показано относительное содержание всех ионов, обладающих значениями m/z (где m обозначает массу и z обозначает заряд), находящимися в диапазоне от 150 до 1100, в промежутке времени, в течение которого органические кислоты элюировали из колонки для ЖХ, включенной в прибор для ЖХ-МС;fig. 2 is derived from the results shown in FIG. 1 and is a mass spectrum showing the relative abundance of all ions having m/z values (where m is mass and z is charge) ranging from 150 to 1100, during the time period during which the organic acids eluted from the LC column included in the LC-MS instrument;
на фиг. 3 представлена выделенная ионная хроматограмма (ИИХ) для раствора трех стандартных карбоновых кислот (додекановая кислота, гексадекановая кислота и октадекановая кислота) в метаноле и ИИХ для раствора дополнительной стандартной карбоновой кислоты (циклогексилпентановая кислота) в метаноле. Додекановая кислота, гексадекановая кислота и октадекановая кислота, все, обладают значе- 1 042230 нием эквивалентного количества двойных связей (ЭКДС), равным 1, тогда как циклогексилпентановая кислота обладает значением ЭКДС, равным 2 (ЭКДС определен ниже);in fig. 3 is an isolated ion chromatogram (IIC) for a solution of three standard carboxylic acids (dodecanoic acid, hexadecanoic acid and octadecanoic acid) in methanol and IIC for a solution of an additional standard carboxylic acid (cyclohexylpentanoic acid) in methanol. Dodecanoic acid, hexadecanoic acid, and octadecanoic acid all have a double bond equivalent number (EDC) value of 1, while cyclohexylpentanoic acid has an ED value of 2 (EDC is defined below);
на фиг. 4 представлены зависимости (калибровочные кривые) относительного содержания (площади под пиками на выделенных ионных хроматограммах, представленных на фиг. 3) от концентрации, выраженной в частях на миллион (част./млн) для четырех стандартных карбоновых кислот (додекановая кислота, гексадекановая кислота, октадекановая кислота и циклогексилпентановая кислота);in fig. 4 shows relative abundances (calibration curves) (area under the peaks in the isolated ion chromatograms shown in FIG. 3) versus concentration, expressed in parts per million (ppm) for four standard carboxylic acids (dodecanoic acid, hexadecanoic acid, octadecanoic acid and cyclohexylpentanoic acid);
на фиг. 5 представлены площади под пиками для отдельных органических кислот, относящихся к группе соединений, обладающих значениями ЭКДС, равными 1, в диапазоне m/z, составляющем от 0 до 800. Экстрагировали три образца сырой нефти и получали три разных экстракта, причем анализ раствора каждого экстракта с помощью жидкостной хроматографии - масс-спектрометрии повторяли трижды. Результаты, представленные на фиг. 5, показывают, что способ, предлагаемый в настоящем изобретении, обладает хорошей воспроизводимостью.in fig. 5 shows the areas under the peaks for individual organic acids belonging to the group of compounds having EKDS values of 1 in the m/z range from 0 to 800. Three samples of crude oil were extracted and three different extracts were obtained, with analysis of the solution of each extract using liquid chromatography - mass spectrometry was repeated three times. The results shown in FIG. 5 show that the method of the present invention has good reproducibility.
Определения.Definitions.
В приведенном ниже описании приведенные ниже термины обладают следующими значениями:In the description below, the following terms have the following meanings:
Органические кислоты означают соединения, содержащиеся в образце сырой нефти, которые являются кислотами Бренстеда (доноры атомов водорода), включая карбоновые кислоты (в частности, жирные кислоты и нафтеновые кислоты) и органические сульфоновые кислоты.Organic acids means compounds contained in a crude oil sample that are Bronsted acids (donors of hydrogen atoms), including carboxylic acids (particularly fatty acids and naphthenic acids) and organic sulfonic acids.
Ионизированные органические кислоты означают органические кислоты, которые ионизировали в масс-спектрометре, включенном в прибор для ЖХ-МС, при минимальной фрагментации ионизированных соединений.Ionized organic acids means organic acids that have been ionized in the mass spectrometer included in the LC-MS instrument with minimal fragmentation of the ionized compounds.
Экстракт включает органические кислоты, которые селективно выделены из образца сырой нефти.The extract includes organic acids that are selectively isolated from the crude oil sample.
Хроматограмма означает представление данных, полученных с помощью масс-спектрометрии, где по оси х указано время и по оси у указана полная интенсивность сигнала иона. Это представление данных можно использовать для данных масс-спектрометрии, полученных с использованием прибора для жидкостной хроматографии - масс-спектрометрии (ЖХ-МС). С помощью жидкостной хроматографии разделяют смеси органических соединений, тогда как с помощью масс-спектрометрии определяют формулы для отдельных органических молекул. Соответственно, по оси х указано время удерживания в колонке для ЖХ, включенной в прибор для ЖХ-МС. В случае выделенной ионной хроматограммы (ИИХ) одно или большее количество значений m/z, относящихся к одной или большему количеству представляющих интерес молекул, выделенных из полного набора данных, представленных на хроматограмме.Chromatogram means a representation of data obtained by mass spectrometry, where the x-axis indicates the time and the y-axis indicates the total signal intensity of the ion. This data representation can be used for mass spectrometry data obtained using a liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) instrument. Liquid chromatography separates mixtures of organic compounds, while mass spectrometry determines formulas for individual organic molecules. Accordingly, the x-axis indicates the retention time in the LC column included in the LC-MS instrument. In the case of an isolated ion chromatogram (IIC), one or more m/z values relating to one or more molecules of interest isolated from the full set of data presented in the chromatogram.
Эквивалентное количество двойных связей (ЭКДС) является средством выражения степени ненасыщенности органического соединения и оно более подробно описано ниже.The equivalent number of double bonds (ECDS) is a means of expressing the degree of unsaturation of an organic compound and is described in more detail below.
Стандартный раствор карбоновой кислоты представляет собой раствор, содержащий стандартную карбоновую кислоту, обладающую известным химическим составом, при точно известной концентрации, полученный путем растворения карбоновой кислоты, обладающей известной массой, в заданном объеме полярного растворителя.A carboxylic acid standard solution is a solution containing a standard carboxylic acid of known chemical composition at a precisely known concentration obtained by dissolving a carboxylic acid of known mass in a given volume of a polar solvent.
Стандартная карбоновая кислота представляет собой карбоновую кислоту, обладающую известным химическим составом, использующуюся для получения стандартного раствора.A standard carboxylic acid is a carboxylic acid of known chemical composition that is used to make a standard solution.
Кислота для определения степени извлечения означает органическую кислоту, обычно карбоновую кислоту, которую добавляют к образцу нефти в известном количестве с целью определения выхода (также известного, как степень извлечения) кислот, полученных на стадии экстракции способа, предлагаемого в настоящем изобретении.Recovery acid means an organic acid, usually a carboxylic acid, which is added to an oil sample in a known amount to determine the yield (also known as recovery) of the acids produced in the extraction step of the method of the present invention.
Степень извлечения кислот означает отношение количества кислоты для определения степени извлечения, содержащейся в экстракте, к количеству кислоты для определения степени извлечения, добавленной к образцу нефти.Acid recovery means the ratio of the amount of acid to determine the degree of extraction contained in the extract to the amount of acid to determine the degree of recovery added to the oil sample.
m/z означает отношение массы (m) к заряду (z) для ионизированных соединений, для которых получен спектр.m/z means the ratio of mass (m) to charge (z) for ionized compounds for which the spectrum is obtained.
Масс-спектрометрия высокого разрешения (МСВР) означает методику анализа с помощью массспектрометрии, с помощью которой получают спектр значений отношения массы к заряду (m/z) ионизируемых соединений, определенных с точностью до четырех десятичных знаков.High Resolution Mass Spectrometry (HRMS) refers to a mass spectrometry analysis technique that produces a spectrum of mass-to-charge ratio (m/z) values of ionizable compounds, determined to four decimal places.
Жидкостная хроматография - масс-спектрометрия означает методику анализа с помощью массспектрометрии с использованием прибора, включающего колонку для жидкостной хроматографии (ЖХ), расположенную до масс-спектрометра (МС), и где в колонке для ЖХ содержащиеся в образце компоненты разделяют на основании определенного параметра (например, полярности или размера) до введения разделенных компонентов в МС.Liquid chromatography - mass spectrometry means a method of analysis using mass spectrometry using an instrument that includes a liquid chromatography (LC) column located before the mass spectrometer (MS), and where in the LC column, the components contained in the sample are separated based on a certain parameter ( e.g. polarity or size) before introducing the separated components into the MS.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, включает определение количества одной или большего количества отдельных органических кислот, содержащихся в экстракте, который извлекают из образца сырой нефти. Так, образцы сырой нефти, добытой из разных месторождений, содержат разные количества или типы органических кислот, таких как карбоновые кислоты. Кроме того, количества илиThe method proposed in the present invention includes determining the amount of one or more individual organic acids contained in the extract, which is extracted from a sample of crude oil. Thus, samples of crude oil produced from different fields contain different amounts or types of organic acids, such as carboxylic acids. In addition, the quantity or
- 2 042230 типы органических кислот, в частности карбоновых кислот, содержащиеся в сырой нефти, добытой из месторождения, могут меняться в зависимости от методики извлечения, использующейся для этого месторождения, например они могут меняться вследствие добычи нефти усовершенствованными методами (ДНУ), такими как заводнение водой низкой минерализации.- 2 042230 types of organic acids, in particular carboxylic acids, contained in crude oil extracted from a field may vary depending on the extraction technique used for this field, for example, they may vary due to oil recovery by improved methods (ANM), such as flooding low salinity water.
Предпочтительно, если органические кислоты селективно экстрагируют из образца, содержащего известное количество сырой нефти, с получением экстракта, содержащего органические кислоты, путем:Preferably, organic acids are selectively extracted from a sample containing a known amount of crude oil to obtain an extract containing organic acids by:
(i) разбавления образца, содержащего известное количество сырой нефти, органическим растворителем;(i) diluting a sample containing a known amount of crude oil with an organic solvent;
(ii) пропускания образца разбавленной сырой нефти через адсорбционную колонку или картридж, содержащий измельченный слабощелочной сорбент (твердофазный сорбент), для адсорбции органических кислот из образца разбавленной сырой нефти;(ii) passing the diluted crude oil sample through an adsorption column or cartridge containing pulverized weakly alkaline sorbent (solid phase sorbent) to adsorb organic acids from the dilute crude oil sample;
(iii) пропускания элюента, содержащего по меньшей мере один летучий полярный органический растворитель, обладающий более низкой температурой кипения, чем температуры кипения органических кислот, через колонку или картридж для элюирования адсорбированных органических кислот из сорбента и выведения из колонки или картриджа выходящего потока, содержащего раствор органических кислот в летучем полярном органическом растворителе; и (iv) отделения экстракта, содержащего органические кислоты, от элюента путем выпаривания летучего полярного органического растворителя (растворителей) и определения количества экстракта.(iii) passing an eluent containing at least one volatile polar organic solvent having a lower boiling point than the boiling points of organic acids through a column or cartridge to elute adsorbed organic acids from the sorbent and withdrawing from the column or cartridge an effluent stream containing the solution organic acids in a volatile polar organic solvent; and (iv) separating the extract containing organic acids from the eluent by evaporating the volatile polar organic solvent(s) and quantifying the extract.
Стадию разбавления (i) можно не проводить, если сырая нефть представляет собой легкую (обладающую низкой вязкостью) нефть.The dilution step (i) may be omitted if the crude oil is a light (low viscosity) oil.
Обычно известное количество сырой нефти является известной массой (или весом) сырой нефти.Typically, the known amount of crude oil is the known mass (or weight) of the crude oil.
Минимальная масса образца сырой нефти (для количественного определения содержания конкретной органической кислоты или представителей конкретного класса гомологичных органических кислот) зависит от содержания органических кислот в сырой нефти, причем минимальная масса уменьшается при увеличении содержания органических кислот. Как указано выше, в качестве показателя содержания органических кислот в сырой нефти можно использовать значение ОКТ. Соответственно, минимальная масса образца сырой нефти уменьшается с увеличением значения ОКТ сырой нефти. Обычно минимальная масса образца сырой нефти находится в диапазоне от 0,1 до 1 г, причем минимальное количество уменьшается с увеличением значения ОКТ сырой нефти. Обычно образец сырой нефти обладает массой, находящейся в диапазоне от 0,5 до 5 г, предпочтительно от 0,5 до 2 г, например от 1 до 2 г, хотя также можно использовать образцы сырой нефти большего размера.The minimum mass of a crude oil sample (for quantifying the content of a particular organic acid or members of a particular class of homologous organic acids) depends on the organic acid content of the crude oil, with the minimum mass decreasing as the organic acid content increases. As mentioned above, the OCT value can be used as an indicator of the content of organic acids in crude oil. Accordingly, the minimum mass of a crude oil sample decreases as the crude oil OCT value increases. Typically, the minimum weight of a crude oil sample is in the range of 0.1 to 1 g, with the minimum amount decreasing as the TOC value of the crude oil increases. Typically, a crude oil sample has a weight in the range of 0.5 to 5 g, preferably 0.5 to 2 g, such as 1 to 2 g, although larger crude oil samples can also be used.
Предпочтительно, если образец сырой нефти разбавляют органическим растворителем, выбранным из числа следующих: алифатические органические растворители, ароматические органические растворители, такие как толуол или ксилол, тетрагидрофуран, диэтиловый эфир и галогенированные алифатические органические растворители. Обычно отношение объема органического растворителя к объему сырой нефти в образце разбавленной сырой нефти находится в диапазоне от 1:1 до 10:1, предпочтительно от 1:1 до 3:1.Preferably, the crude oil sample is diluted with an organic solvent selected from the following: aliphatic organic solvents, aromatic organic solvents such as toluene or xylene, tetrahydrofuran, diethyl ether, and halogenated aliphatic organic solvents. Typically, the ratio of the volume of organic solvent to the volume of crude oil in a dilute crude oil sample is in the range of 1:1 to 10:1, preferably 1:1 to 3:1.
Затем органические кислоты экстрагируют из образцов разбавленной сырой нефти с помощью твердофазной экстракции (ТФЭ) путем пропускания образцов разбавленной сырой нефти через колонку или картридж, содержащий твердофазный сорбент, который селективно адсорбирует органические кислоты из образца разбавленной сырой нефти. Предпочтительно, если твердофазный сорбент включает слабощелочной сорбент. Предпочтительно, если твердофазный сорбент включает частицы диоксида кремния, которые функционализированы содержащей аминогруппу группой, такой как группа -O-Si(CH3)2(CH2)n-NH2, в которой n обозначает целое число, равное от 1 до 10, предпочтительно от 2 до 8, более предпочтительно от 2 до 5, особенно предпочтительно от 3. Картриджи для ТФЭ, содержащие сорбент на основе функционализированного аминогруппой диоксида кремния, включают Mega BE-NH2, выпускающийся фирмой Agilent Technologies, обладающий объемом трубки, равным 6 мл, и массой сорбента, равной 1 г. Альтернативно, твердофазный сорбент может включать частицы диоксида кремния, которые функционализированы четвертичной аминогруппой. Подходящим картриджем для ТФЭ, содержащим сорбент на основе функционализированного четвертичной аминогруппой диоксида кремния, является содержащий четвертичный амин ионообменный картридж SAX, выпускающийся фирмой International Sorbent Technology, обладающий массой сорбента, равной 10 г. Размер колонки или картриджа зависит от массы образца сырой нефти, содержания в нем органических кислот и адсорбционной емкости колонки или картриджа. Соответственно, также можно использовать колонки или картриджи большего или меньшего размера. Обычно колонки или картриджи большего размера используют для больших образцов сырой нефти, в особенности, если сырая нефть обладает высоким значением ОКТ. Их используют поскольку адсорбционная емкость колонки или картриджа должна являться достаточной для адсорбции всех органических кислот, содержащихся в образце сырой нефти.The organic acids are then extracted from the dilute crude oil samples using solid phase extraction (SPE) by passing the dilute crude oil samples through a column or cartridge containing a solid phase sorbent that selectively adsorbs the organic acids from the dilute crude oil sample. Preferably, the solid phase sorbent includes a slightly alkaline sorbent. Preferably, the solid phase sorbent comprises silica particles that are functionalized with an amino group, such as the -O-Si(CH 3 ) 2 (CH 2 ) n -NH 2 group, in which n is an integer from 1 to 10, preferably 2 to 8, more preferably 2 to 5, particularly preferably 3. SPE cartridges containing amine-functionalized silica sorbent include Mega BE-NH2 available from Agilent Technologies having a tube volume of 6 ml, and a sorbent weight of 1 g. Alternatively, the solid phase sorbent may include silica particles that are functionalized with a quaternary amino group. A suitable SPE cartridge containing a quaternary amine-functionalized silica sorbent is the SAX quaternary amine ion exchange cartridge available from International Sorbent Technology, which has a sorbent weight of 10 g. organic acids and the adsorption capacity of the column or cartridge. Accordingly, larger or smaller columns or cartridges can also be used. Typically, larger columns or cartridges are used for large crude oil samples, especially if the crude oil has a high TOC value. They are used because the adsorption capacity of the column or cartridge must be sufficient to adsorb all of the organic acids contained in the crude oil sample.
Затем органические кислоты элюируют из сорбента с использованием элюента, содержащего смесь летучих полярных органических растворителей, обладающих более низкими температурами кипения, чем температуры кипения адсорбированных органических кислот. Предпочтительно, если элюент содержит более значительную часть первого полярного растворителя, выбранного из числа следующих:The organic acids are then eluted from the sorbent using an eluent containing a mixture of volatile polar organic solvents having lower boiling points than those of the adsorbed organic acids. Preferably, the eluent contains a larger proportion of the first polar solvent selected from the following:
- 3 042230 спирт C1-C3, тетрагидрофуран и диэтиловый эфир, предпочтительно метанол или диэтиловый эфир, и незначительную часть растворителя-карбоновой кислоты C1-C3, предпочтительно муравьиной кислоты или уксусной кислоты. Обычно растворитель-карбоновая кислота содержится в элюенте в количестве, составляющем вплоть до 15 об.%, предпочтительно в количестве, находящемся в диапазоне от 1,5 до об.%, более предпочтительно от 2 до 7,5 об.%, особенно предпочтительно от 2 до 5 об.%.- 3 042230 a C1-C3 alcohol, tetrahydrofuran and diethyl ether, preferably methanol or diethyl ether, and a minor part of a C1-C3 carboxylic acid solvent, preferably formic acid or acetic acid. Typically, the carboxylic acid solvent is present in the eluent in an amount of up to 15% by volume, preferably in an amount in the range of 1.5 to vol%, more preferably 2 to 7.5% by volume, particularly preferably from 2 to 5 vol.%.
Поток, выходящий из колонки или картриджа, собирают и элюент, содержащий смесь летучих полярных органических растворителей, удаляют, например, путем выпаривания и получают экстракт, содержащий органические кислоты. Затем можно определить массу экстракта. Поток, выходящий из колонки с сорбентом, обычно собирают в сосуд, обладающий известной массой, и сосуд повторно взвешивают после полного выпаривания летучего полярного органического растворителя (с получением экстракта, содержащего органические кислоты). Разность массы сосуда после выпаривания летучего полярного органического растворителя и массы сосуда является массой экстракта.The column or cartridge effluent is collected and the eluent containing a mixture of volatile polar organic solvents is removed, for example by evaporation, to give an extract containing organic acids. The weight of the extract can then be determined. The effluent from the sorbent column is usually collected in a vessel of known mass, and the vessel is reweighed after the volatile polar organic solvent has been completely evaporated (to obtain an extract containing organic acids). The difference between the mass of the vessel after evaporation of the volatile polar organic solvent and the mass of the vessel is the mass of the extract.
Органические кислоты, которые содержатся в экстракте, обычно включают линейные алифатические карбоновые кислоты, разветвленные алифатические карбоновые кислоты, моноциклические нафтеновые кислоты, бициклические нафтеновые кислоты, полициклические нафтеновые кислоты, ароматические кислоты, бициклические ароматические кислоты и полициклические ароматические кислоты. Затем экстракт можно растворить в заданном объеме по меньшей мере одного полярного органического растворителя и получить раствор экстракта (т.е. раствор экстрагированных органических кислот) в полярном органическом растворителе (растворителях). Предпочтительно, если полярный органический растворитель выбран из числа следующих: галогенированные органические растворители, спиртовые растворители и их смеси. Предпочтительно, если экстракт сначала растворяют в заданном объеме галогенированного органического растворителя и затем полученный раствор разбавляют с помощью заданного объема спиртового растворителя и получают раствор экстрагированных органических кислот в смеси галогенированного органического растворителя и спиртового растворителя. Отношение объема галогенированного органического растворителя к объему спиртового растворителя в растворе экстрагированных органических кислот обычно составляет от примерно 1:1 до примерно 1:2. Предпочтительно, если галогенированным органическим растворителем является хлорированный органический растворитель, особенно предпочтительным является дихлорметан. Предпочтительно, если спиртовым растворителем является спирт C1-C3, особенно предпочтительным является метанол или этанол, более предпочтительным является метанол.The organic acids contained in the extract typically include linear aliphatic carboxylic acids, branched aliphatic carboxylic acids, monocyclic naphthenic acids, bicyclic naphthenic acids, polycyclic naphthenic acids, aromatic acids, bicyclic aromatic acids, and polycyclic aromatic acids. The extract can then be dissolved in a given volume of at least one polar organic solvent to form a solution of the extract (ie, a solution of the extracted organic acids) in the polar organic solvent(s). Preferably, the polar organic solvent is selected from among the following: halogenated organic solvents, alcohol solvents, and mixtures thereof. Preferably, the extract is first dissolved in a given volume of a halogenated organic solvent and then the resulting solution is diluted with a given volume of an alcoholic solvent to obtain a solution of the extracted organic acids in a mixture of a halogenated organic solvent and an alcoholic solvent. The ratio of the volume of halogenated organic solvent to the volume of alcoholic solvent in the extracted organic acid solution is typically from about 1:1 to about 1:2. Preferably, if the halogenated organic solvent is a chlorinated organic solvent, dichloromethane is particularly preferred. Preferably, if the alcoholic solvent is a C1-C3 alcohol, methanol or ethanol is particularly preferred, methanol is more preferred.
Затем растворы экстракта (содержащие органические кислоты) анализируют с помощью методики жидкостная хроматография с обращенной фазой - масс-спектрометрия, в которой в качестве детектора используют масс-спектрометр высокого разрешения (МСВР). Таким образом, заданный объем раствора экстрагированных органических кислот инжектируют в подвижную фазу, которую непрерывно пропускают через колонку для жидкостной хроматографии (ЖХ), включенную в прибор для ЖХ-МС.The extract solutions (containing organic acids) are then analyzed by a reverse phase liquid chromatography-mass spectrometry technique using a high resolution mass spectrometer (HRMS) as a detector. Thus, a predetermined volume of the extracted organic acid solution is injected into the mobile phase, which is continuously passed through a liquid chromatography (LC) column included in the LC-MS instrument.
Предпочтительно, если колонка для ЖХ, включенная в прибор для ЖХ-МС, содержит твердофазный сорбент (неподвижная фаза), с помощью которого разделяют органические кислоты на основании полярности вследствие разного распределения между жидкой подвижной фазой и неподвижной фазой. На стадии проведения жидкостной хроматографии способа, предлагаемого в настоящем изобретении, можно использовать жидкостную хроматографию с обращенной фазой, где неподвижная фаза является более гидрофобной (менее полярной), чем подвижная фаза. Предпочтительно, если неподвижная фаза содержит модифицированные алкилсилилом частицы диоксида кремния, где алкильная группа алкилсилила обладает длиной цепи, составляющей от 8 до 20 атомов углерода, предпочтительно 8 или 18 атомов углерода, и алкилсилил связан с частицами диоксида кремния с помощью силильной группы. Предпочтительно, если модифицированные алкилсилилом частицы диоксида кремния обладают размером, находящимся в диапазоне примерно от 1 до 10 мкм, более предпочтительно от 2 до 5 мкм, особенно предпочтительно от 2,5 до 3 мкм.Preferably, the LC column included in the LC-MS instrument contains a solid phase sorbent (stationary phase) that separates organic acids based on polarity due to the different distribution between the liquid mobile phase and the stationary phase. In the liquid chromatography step of the method of the present invention, reverse phase liquid chromatography can be used, where the stationary phase is more hydrophobic (less polar) than the mobile phase. Preferably, the stationary phase contains alkylsilyl-modified silica particles, wherein the alkyl group of the alkylsilyl has a chain length of 8 to 20 carbon atoms, preferably 8 or 18 carbon atoms, and the alkylsilyl is bonded to the silica particles via a silyl group. Preferably, the alkylsilyl-modified silica particles have a size in the range of about 1 to 10 µm, more preferably 2 to 5 µm, particularly preferably 2.5 to 3 µm.
Подвижной фазой, использующейся в колонке для ЖХ, обычно является полярный растворитель или смесь полярных растворителей. Предпочтительно, если состав подвижной фазы, использующейся в колонке для ЖХ, можно менять в течение промежутка времени, когда органические кислоты элюируют из колонки для ЖХ. Полярный растворитель, использующийся в качестве подвижной фазы, сначала может содержать смесь воды и спирта C1-C3, предпочтительно метанола. Обычно в полярном растворителе, использующимся в качестве подвижной фазы, отношение количества спирта к количеству воды сначала находится в диапазоне от 8:1 до 9,5:1. Затем количество воды в полярном растворителе можно постепенно или пошагово уменьшать до тех пор, пока полярный растворитель не станет содержать 100 об.% спирта, т.е. используют программу градиентного режима. Предпочтительно, если к полярному растворителю можно добавить карбоксилат (предпочтительно ацетат), использующийся в качестве модификатора для улучшения разделения органических кислот в колонке для ЖХ, включенной в прибор для ЖХМС. Предпочтительно, если карбоксилатом является соль аммония, например ацетат аммония. Концентрация карбоксилата в полярном растворителе может находиться в диапазоне от 5 до 15 мМ, предпочтительно от 7,5 до 12,5 мМ.The mobile phase used in an LC column is usually a polar solvent or a mixture of polar solvents. Preferably, the composition of the mobile phase used in the LC column can be changed during the period of time that the organic acids are eluting from the LC column. The polar solvent used as the mobile phase may initially contain a mixture of water and a C1-C3 alcohol, preferably methanol. Typically, in the polar solvent used as the mobile phase, the ratio of alcohol to water is initially in the range of 8:1 to 9.5:1. The amount of water in the polar solvent can then be gradually or stepwise reduced until the polar solvent contains 100% alcohol by volume, i.e. using a gradient mode program. Preferably, a carboxylate (preferably acetate) can be added to the polar solvent as a modifier to improve the separation of organic acids in the LC column included in the LCMS instrument. Preferably, the carboxylate is an ammonium salt, such as ammonium acetate. The concentration of carboxylate in the polar solvent may be in the range of 5 to 15 mM, preferably 7.5 to 12.5 mM.
Скорость введения подвижной фазы (жидкости-носителя) обычно находится в диапазоне от 0,2 доThe rate of introduction of the mobile phase (carrier liquid) is usually in the range from 0.2 to
- 4 042230- 4 042230
0,5 мл/мин, например равна примерно 0,3 мл/мин.0.5 ml/min, for example equals about 0.3 ml/min.
Экстрагированные органические кислоты (например, экстрагированные карбоновые кислоты) обычно содержат по меньшей мере одну гидрофильную функциональную группу (например, карбоксилатную группу) и по меньшей мере одну гидрофобную или липофильную (гидрокарбильную) группу. Более гидрофобные молекулы, содержащиеся в подвижной фазе (например, содержащие большее количество гидрофобных гидрокарбильных групп), предпочтительно склонны адсорбироваться на относительно гидрофобной неподвижной фазе, при этом более гидрофильные карбоновые кислоты склонны элюироваться первыми из колонки для ЖХ. Соответственно, порядок, в котором органические кислоты элюируются из колонки для ЖХ, зависит от значений их показателя гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ).Extracted organic acids (eg, extracted carboxylic acids) typically contain at least one hydrophilic functional group (eg, carboxylate group) and at least one hydrophobic or lipophilic (hydrocarbyl) group. The more hydrophobic molecules contained in the mobile phase (eg, those containing more hydrophobic hydrocarbyl groups) preferentially tend to adsorb to the relatively hydrophobic stationary phase, with the more hydrophilic carboxylic acids tending to elute first from the LC column. Accordingly, the order in which organic acids elute from the LC column depends on their hydrophilic-lipophilic balance (HLB) values.
В дополнение к колонке для жидкостной хроматографии (ЖХ) и масс-спектрометру (МС) прибор для ЖХ-МС, использующийся в способе, предлагаемом в настоящем изобретении, может включать промежуточное устройство, с помощью которого обеспечен эффективный перенос разделенных органических кислот, элюированных из колонки для ЖХ к источнику ионизации, включенному в МС. Это промежуточное устройство необходимо, если колонка для ЖХ и МС являются несовместимыми. В то время, как подвижная фаза, находящаяся в колонке для ЖХ, представляет собой находящуюся под давлением жидкость, анализаторы МС обычно работают с использованием вакуума (примерно 10-6 торр). Таким образом, может оказаться невозможным прокачивать элюат из колонки для ЖХ непосредственно к находящемуся в МС источнику ионизации. С механической точки зрения промежуточное устройство представляет собой обычный компонент прибора для ЖХ-МС, с помощью которого удаляют значительную часть подвижной фазы, использующейся в колонке для ЖХ, и переносят органические кислоты к находящемуся в МС источнику ионизации, где соединения ионизируют. Промежуточное устройство не является необходимым, если источник ионизации обладает температурой, достаточно высокой для того, чтобы подвижная фаза испарялась до того, как разделенные органические кислоты попадают в анализаторМС. Обычно при использовании МС Orbitrap (см. ниже) не требуется промежуточное устройство.In addition to a liquid chromatography (LC) column and a mass spectrometer (MS), the LC-MS instrument used in the method of the present invention may include an intermediate device that effectively transfers the separated organic acids eluted from the column for LC to the ionization source included in the MS. This intermediate device is required if the LC and MS column are incompatible. While the mobile phase in an LC column is a pressurized liquid, MS analyzers typically operate under vacuum (about 10 -6 Torr). Thus, it may not be possible to pump the eluate from the LC column directly to the ion source in the MS. From a mechanical point of view, the intermediate device is a common component of an LC/MS instrument that removes a significant portion of the mobile phase used in the LC column and transports the organic acids to the ionization source in the MS, where the compounds are ionized. An intermediate device is not necessary if the ionization source is at a temperature high enough for the mobile phase to vaporize before the separated organic acids enter the MS analyzer. Typically, when using the Orbitrap MS (see below), no intermediate device is required.
МС представляет собой масс-спектрометр высокого разрешения (МСВР). Разрешающую способность МСВР можно выразить как (m/Am), где Am обозначает ширину пика на высоте, которая является заданной частью максимальной высоты пика. Обычный стандарт, хорошо известный специалисту в данной области техники, основан на том, что Аш определена, как полная ширина пика на половине максимума (ПШПМ). Масс-спектрометр высокого разрешения, использующийся в настоящем изобретении, обычно обладает разрешающей способностью, превышающей 50000 ПШПМ, предпочтительно превышающей 100000 ПШПМ, при значении m/z, равном, например, 400. Предпочтительно, если масс-спектр для разделенных органических кислот можно получить с использованием одного из следующих массспектрометров (анализаторов): масс-спектрометры ионно-циклотронного резонанса с Фурьепреобразованием (МС-ИЦР-ФП), времяпролетные масс-спектрометры (ВПР-МС) и масс-спектрометры с ионной ловушкой (МС-ИЛ), такие как масс-спектрометр Orbitrap.The MS is a high resolution mass spectrometer (HRMS). The resolution of the HRMS can be expressed as (m/Am), where Am denotes the width of the peak at a height that is a given fraction of the maximum peak height. A common standard, well known to those skilled in the art, is based on the definition of Aw as full peak width at half maximum (FWHM). The high resolution mass spectrometer used in the present invention typically has a resolution greater than 50,000 fshm, preferably greater than 100,000 fshm, at a m/z value of, for example, 400. Preferably, if the mass spectrum for the separated organic acids can be obtained with using one of the following mass spectrometers (analyzers): Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometers (MS-ICR-FP), time-of-flight mass spectrometers (TFR-MS) and ion trap mass spectrometers (MS-IL), such as mass spectrometer Orbitrap.
Предпочтительно, если методикой ионизации, использующейся в МС, включенном в прибор ЖХМС, является такая, которая включает ионизацию органических кислот, например карбоновых кислот, с получением заряженных молекул (органических ионов) при сведении к минимуму фрагментации этих ионов.Preferably, the ionization technique used in the MS included in the LCMS instrument is one that involves ionizing organic acids, such as carboxylic acids, to produce charged molecules (organic ions) while minimizing fragmentation of these ions.
Предпочтительно, если в приборе ЖХ-МС используют методики ионизации при атмосферном давлении (ИАД), такие как ионизация электрораспылением в режиме отрицательных ионов (ИЭР-) или фотоионизация при атмосферном давлении в режиме отрицательных ионов (ФИАД-).Preferably, the LC-MS instrument uses atmospheric pressure ionization (API) techniques such as electrospray ionization in negative ion mode (EPI-) or atmospheric pressure photoionization in negative ion mode (PIAD-).
Все разные использующиеся методики ионизации дают разные масс-спектры, которые являются характеристикой экстракта сырой нефти. В одном варианте осуществления настоящего изобретения при анализе образца раствора экстрагированных органических кислот с помощью жидкостной хроматографии - масс-спектрометрии используют одну методику ионизации, предпочтительно, если этой одной методикой ионизации является ИЭР(-).All the different ionization techniques used give different mass spectra that are characteristic of the crude oil extract. In one embodiment of the present invention, when analyzing a sample solution of extracted organic acids using liquid chromatography-mass spectrometry, a single ionization technique is used, preferably if that single ionization technique is ESI(-).
Для ИЭР(-) разность напряжений на входе в масс-спектрометр установлена таким образом, что разделенные органические кислоты, выходящие из колонки для ЖХ, включенной в прибор для ЖХ-МС, при их впрыскивании в источник ионизации становятся ионизированными, но не подвергаются значительной фрагментации. Значение напряжения в МСВР, которое обеспечивает ионизацию при сведении к минимуму фрагментации, хорошо известно специалисту в данной области техники.For ESI(-), the voltage difference at the entrance to the mass spectrometer is set in such a way that the separated organic acids leaving the LC column included in the LC/MS instrument, when injected into the ionization source, become ionized, but do not undergo significant fragmentation . The value of the voltage in the HRMS, which provides ionization while minimizing fragmentation, is well known to a person skilled in the art.
Ионизация по методике ФИАД(-) протекает по другому механизму. Обычно разделенные органические кислоты (молекулы), выходящие из колонки для ЖХ, включенной в прибор для ЖХ-МС, облучают с помощью УФ излучения, это приводит к переходу молекул в возбужденное состояние и потере молекулами электронов, что приводит к образованию катион-радикалов. Ионы также можно получить косвенно, путем возбуждения добавки, например толуола, которую можно добавить к раствору экстрагированных кислот.Ionization according to the FIAD(-) method proceeds according to a different mechanism. Usually, the separated organic acids (molecules) exiting the LC column included in the LC-MS instrument are irradiated with UV light, which causes the molecules to become excited and lose electrons from the molecules, resulting in the formation of radical cations. Ions can also be obtained indirectly by excitation of an additive, such as toluene, which can be added to the solution of the extracted acids.
С помощью МС (например, МС Orbitrap) обычно регистрируют значения m/z для органических кислот, когда они элюируются из колонки для ЖХ и ионизируются в МС. С помощью МСВР чрезвычайноMS (eg Orbitrap MS) typically records the m/z values for organic acids as they elute from the LC column and are ionized in the MS. With the help of HRMS, it is extremely
- 5 042230 точно определяют отношение массы к заряду (m/z) органических ионов, это обеспечивает возможность отнесения уникальных композиций элементов к пикам, связанным с каждым значением m/z. Таким образом, пики на выделенной ионной хроматограмме экстракта сырой нефти относят к конкретным ионизированным органическим кислотам. Затем можно определить площади под пиками на выделенной ионной хроматограмме, отнесенными к одному или большему количеству конкретных ионизированных органических кислот.- 5 042230 accurately determines the mass-to-charge ratio (m/z) of organic ions, this makes it possible to assign unique compositions of elements to the peaks associated with each m/z value. Thus, the peaks in the isolated ion chromatogram of the crude oil extract are assigned to specific ionized organic acids. You can then determine the area under the peaks in the selected ion chromatogram, assigned to one or more specific ionized organic acids.
Площадь под пиком на выделенной ионной хроматограмме экстракта сырой нефти, отнесенным к конкретной органической кислоте, можно сопоставить с площадью под пиком на выделенной ионной хроматограмме, полученной для образца, содержащего конкретный объем стандартного раствора одной или большего количества стандартных органических кислот. Такие стандартные растворы в данной области техники часто называются внешними стандартами. Стандартный раствор может содержать стандартную органическую кислоту (кислоты) при известной концентрации (концентрациях) в полярном растворителе, обычно в спирте C1-C3, предпочтительно в метаноле. Стандартной органической кислотой может являться карбоновая кислота, например жирная кислота C1o-C2o (алкановая кислота), предпочтительно додекановая кислота, гексадекановая кислота или октадекановая кислота, обладающие значениями ЭКДС, равными 1, или циклогексилалкановая кислота или циклопентилалкановая кислота, обладающие значениями ЭКДС, равными 2, предпочтительно циклогексилпентановая кислота. Также можно использовать стандартные карбоновые кислоты, обладающие более высокими значениями ЭКДС, если пик отнесен к конкретной органической кислоте (кислотам), обладающей значением ЭКДС, превышающим 2.The area under the peak in the extracted ion chromatogram of a crude oil extract assigned to a specific organic acid can be compared with the area under the peak in the extracted ion chromatogram obtained from a sample containing a specific volume of a standard solution of one or more standard organic acids. Such standard solutions are often referred to in the art as external standards. The standard solution may contain standard organic acid(s) at known concentration(s) in a polar solvent, typically a C1-C3 alcohol, preferably methanol. The standard organic acid may be a carboxylic acid, such as a C1o-C2o fatty acid (alkanoic acid), preferably dodecanoic acid, hexadecanoic acid or octadecanoic acid having an EKDS value of 1, or cyclohexylalkanoic acid or cyclopentylalkanoic acid having an EKDS value of 2, preferably cyclohexylpentanoic acid. It is also possible to use standard carboxylic acids with higher DR values if the peak is assigned to a specific organic acid(s) with a DR greater than 2.
Предпочтительно, если результаты для этих стандартных растворов получают с использованием такого же прибора для ЖХ-МС, как использующийся для анализа образца раствора экстрагированных органических кислот.Preferably, results for these standard solutions are obtained using the same LC/MS instrument as used to analyze the extracted organic acid solution sample.
Предпочтительно, если выделенные ионные хроматограммы получают для обладающих заданными объемами нескольких стандартных растворов, обладающих разными точно известными концентрациями по меньшей мере одной стандартной органической кислоты. Можно построить калибровочные зависимости относительных содержаний, определенных по пикам на выделенных ионных хроматограммах, отнесенным к стандартным органическим кислотам, от известных концентраций стандартной органической кислоты в стандартных растворах. Обычно эти калибровочные зависимости являются линейными. Можно использовать линейный регрессионный анализ и получить уравнение, которое связывает площади под пиками на выделенных ионных хроматограммах (отнесенными к стандартной органической кислоте) с концентрациями стандартной органической кислоты в стандартных растворах. Можно получить разные уравнения для разных стандартных органических кислот.Preferably, isolated ion chromatograms are obtained for several standard solutions having given volumes, having different precisely known concentrations of at least one standard organic acid. It is possible to plot the calibration dependences of the relative contents, determined from the peaks in the isolated ion chromatograms, assigned to standard organic acids, from the known concentrations of the standard organic acid in standard solutions. Usually these calibration dependences are linear. You can use linear regression analysis and derive an equation that relates the areas under the peaks in the isolated ion chromatograms (referred to the standard organic acid) with the concentrations of the standard organic acid in the standard solutions. You can get different equations for different standard organic acids.
Предполагается, что каждый стандартный раствор может обладать точно известной концентрацией одной стандартной органической кислоты или известными концентрациями нескольких стандартных органических кислот. Если стандартные растворы содержат несколько стандартных органических кислот, то концентрацию каждой стандартной органической кислоты можно менять независимо. Можно получить уравнения (как это описано выше), которые связывает площади под пиком (пиками) на выделенных ионных хроматограммах, отнесенным к стандартной органической кислоте (кислотам) с концентрациями стандартной органической кислоты (кислот).It is contemplated that each standard solution may have an accurately known concentration of one standard organic acid, or known concentrations of several standard organic acids. If the standard solutions contain several standard organic acids, then the concentration of each standard organic acid can be changed independently. Equations can be derived (as described above) that relate the areas under the peak(s) in the isolated ion chromatograms assigned to the standard organic acid(s) to the concentrations of the standard organic acid(s).
Концентрации стандартной органической кислоты (кислот) в стандартных растворах обычно выбирают таким образом, чтобы охватить диапазон концентраций, составляющий от 0,01 до 10 част./млн (мг/л). Для определения концентрации конкретной органической кислоты в образце экстракта можно использовать одно или большее количество уравнений, включающих площадь под пиком (на выделенной ионной хроматограмме, полученной для образца раствора экстрагированных органических кислот), отнесенным к конкретной органической кислоте.The concentrations of standard organic acid(s) in standard solutions are generally chosen to cover a concentration range of 0.01 to 10 ppm (mg/l). To determine the concentration of a particular organic acid in an extract sample, one or more equations can be used involving the area under the peak (in the isolated ion chromatogram obtained from a sample solution of extracted organic acids) assigned to a particular organic acid.
Обычно выбирают такую стандартную органическую кислоту (кислоты) (т. е. кислоту, обладающую известным химическим составом), которая обладает составом, сходным с отдельной органической кислотой (кислотами), отнесенной к пику (пиками) на выделенной ионной хроматограмме, полученной для образца раствора экстрагированных органических кислот. Так, например, если пик на выделенной ионной хроматограмме, полученной для образца раствора экстрагированных органических кислот, отнесен к насыщенной неразветвленной (обладающей линейной цепью) жирной кислоте, то в качестве стандартной органической кислоты можно использовать обладающую линейной цепью жирную кислоту. Если пик на масс-спектре отнесен к моноциклической нафтеновой кислоте, то в качестве стандартной органической кислоты можно использовать циклопентилалкановую кислоту или циклогексилалкановую кислоту.Generally, a standard organic acid(s) (i.e. an acid having a known chemical composition) is selected that has a composition similar to the individual organic acid(s) assigned to the peak(s) in the isolated ion chromatogram obtained from a sample solution. extracted organic acids. For example, if the peak in the isolated ion chromatogram obtained from a sample solution of extracted organic acids is assigned to a saturated straight chain fatty acid, then a straight chain fatty acid can be used as a standard organic acid. If the peak in the mass spectrum is assigned to monocyclic naphthenic acid, then cyclopentylalkanoic acid or cyclohexylalkanoic acid can be used as the standard organic acid.
Кроме того, предполагается, что к раствору экстрагированных органических кислот можно добавить известное количество стандартной органической кислоты (в данной области техники называющейся внутренним стандартом). В этом случае пик для внутреннего стандарта не должен перекрываться (совпадать) с пиками органических кислот, полученных из экстракта.In addition, it is contemplated that a known amount of a standard organic acid (referred to in the art as an internal standard) can be added to the solution of the extracted organic acids. In this case, the peak for the internal standard should not overlap (coincide) with the peaks of the organic acids obtained from the extract.
Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, можно применять для определения количеств одной или большего количества конкретных (отдельных) органических кислот, содержащихся в экстракте.The method proposed in the present invention can be used to determine the amounts of one or more specific (individual) organic acids contained in the extract.
- 6 042230- 6 042230
Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, также можно применять для определения количеств представителей одного или большего количества классов или рядов гомологичных органических кислот, содержащихся в экстракте. Таким образом, способ, предлагаемый в настоящем изобретении, можно применять для определения количеств органических кислот, отнесенных к пикам для представителей классов или рядов гомологичных органических кислот на выделенной ионной хроматограмме. Полное количество (концентрация) органических кислот, включенных в классы или ряды гомологичных органических кислот, можно получить путем суммирования значений, полученных для количеств (концентраций) конкретных органических кислот, включенных в классы или ряды гомологичных органических кислот, например, с использованием калибровочной зависимости. Кроме того, предполагается, что можно суммировать площади под пиками, отнесенными к представителям классов или рядов гомологичных органических кислот, и затем суммарную площадь можно использовать для установления количества (концентрации) органических кислот, включенных в классы или ряды гомологичных органических кислот, например, с использованием калибровочной зависимости.The method proposed in the present invention can also be used to determine the number of representatives of one or more classes or series of homologous organic acids contained in the extract. Thus, the method of the present invention can be used to determine the amounts of organic acids assigned to peaks for members of classes or series of homologous organic acids in an isolated ion chromatogram. The total amount (concentration) of organic acids included in classes or series of homologous organic acids can be obtained by summing the values obtained for the amounts (concentrations) of specific organic acids included in classes or series of homologous organic acids, for example, using a calibration curve. In addition, it is contemplated that the areas under the peaks assigned to members of the homologous organic acid classes or series can be summed, and then the total area can be used to establish the amount (concentration) of organic acids included in the homologous organic acid classes or series, for example, using calibration dependence.
Предпочтительно, если ряды или классы гомологичных органических кислот представляют собой классы или ряды карбоновых кислот, обладающих конкретным значением ЭКДС, предпочтительно значениями ЭКДС, равными 1 или 2 (или значениями ЭКДС, равными и 1, и 2). Установлено, что концентрации представителей классов или рядов гомологичных карбоновых кислот, обладающих значением ЭКДС, равным 1, в случае разных образцов сырой нефти могут различаться, например, по меньшей мере на ± 2,5%, в частности по меньшей мере на ± 5%. Также установлено, что концентрации представителей классов или рядов гомологичных карбоновых кислот, обладающих значением ЭКДС, равным 2, могут оставаться в основном постоянными в случае разных образцов сырой нефти, например концентрации могут отличаться менее чем на ± 1,0%, в частности менее чем на ± 0,50%.Preferably, the series or classes of homologous organic acids are classes or series of carboxylic acids having a particular EKDS value, preferably EKDS values of 1 or 2 (or EKDS values of both 1 and 2). It has been found that the concentrations of representatives of classes or series of homologous carboxylic acids having an EKDS value of 1 may differ for different crude oil samples, for example by at least ± 2.5%, in particular by at least ± 5%. It has also been found that the concentrations of members of classes or series of homologous carboxylic acids having an EKDS value of 2 may remain substantially constant across crude oil samples, e.g. concentrations may vary by less than ± 1.0%, in particular by less than ±0.50%.
Класс гомологичных карбоновых кислот может быть выбран из числа следующих:The class of homologous carboxylic acids may be selected from among the following:
1) класс гомологичных соединений общей формулы CxHyOn, в которой x обозначает целое число, находящееся в диапазоне от 5 до 100, предпочтительно от 8 до 75, более предпочтительно от 8 до 60, особенно предпочтительно от 10 до 45, у обозначает целое число < 2x + 2, и n обозначает целое число, находящееся в диапазоне от 1 до 10, предпочтительно от 1 до 5, более предпочтительно от 1 до 3, особенно предпочтительно равное 2;1) a class of homologous compounds of the general formula C x H y O n , in which x is an integer ranging from 5 to 100, preferably from 8 to 75, more preferably from 8 to 60, particularly preferably from 10 to 45, y is an integer < 2x + 2, and n is an integer ranging from 1 to 10, preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, particularly preferably 2;
2) класс гомологичных соединений общей формулы CxHyOn (обладающие значениями ЭКДС, равными от 1 до 5), в которой x, y и n являются такими, как определено выше;2) a class of homologous compounds of the general formula CxHyOn (having EKDS values from 1 to 5) in which x, y and n are as defined above;
3) класс гомологичных соединений общей формулы CxHyOn (ЭКДС =1, 2 или и 1, и 2), в которой x, y и n являются такими, как определено выше;3) a class of homologous compounds of the general formula C x H y O n (ECDS =1, 2 or both 1 and 2), in which x, y and n are as defined above;
4) класс гомологичных соединений общей формулы CxHyO2 (ЭКДС =1, 2 или и 1, и 2), в которой x и y являются такими, как определено выше.4) a class of homologous compounds of the general formula C x H y O 2 (ECDS =1, 2 or both 1 and 2), in which x and y are as defined above.
Для специалиста в данной области техники должно быть очевидно, что ЭКДС является средством выражения степени ненасыщенности органического соединения. Отнесение значений ЭКДС к каждой из формул, полученных из численных значений m/z на масс-спектре, является общепринятой методикой анализа. Значение ЭКДС, равное 1, означает или наличие одной π-связи (связи C=C или связи C=O), или одного замкнутого полностью насыщенного кольца. Можно видеть, что насыщенные алифатические монокарбоновые кислоты обладают значением ЭКДС, равным 1; моноциклические нафтеновые кислоты, содержащие одну карбоксилатную функциональную группу и не содержащие этиленовоненасыщенные группы, обладают значением ЭКДС, равным 2; бензойная кислота и фенилуксусная кислота обладают значением ЭКДС, равным 5.For a person skilled in the art it should be obvious that EKDS is a means of expressing the degree of unsaturation of an organic compound. Assigning the ECDS values to each of the formulas derived from the numerical values of m/z on the mass spectrum is a common method of analysis. The value of EKDS equal to 1 means either the presence of one π-bond (C=C bond or C=O bond), or one closed fully saturated ring. It can be seen that saturated aliphatic monocarboxylic acids have an EKDS value of 1; monocyclic naphthenic acids containing one carboxylate functional group and not containing ethylenically unsaturated groups have an EKDS value of 2; benzoic acid and phenylacetic acid have an EKDS value of 5.
Для специалиста в данной области техники должно быть очевидно, что представители класса гомологичных соединений описываются одной и той же общей формулой, но могут быть разными по структуре. Для специалиста в данной области техники также должно быть очевидно, что гомологические ряды, входящие в состав класса гомологичных соединений, означают группу соединений, которые отличаются только количеством звеньев CH2, содержащихся в их главной углеродной цепи (для разветвленных углеродных цепей) или в их единственной углеродной цепи (для неразветвленных углеродных цепей). Для специалиста в данной области техники также должно быть очевидно, что в сырой нефти содержатся представители множества разных классов гомологичных органических кислот.For a person skilled in the art it should be obvious that members of the class of homologous compounds are described by the same general formula, but may be different in structure. For a person skilled in the art it should also be obvious that the homologous series included in the class of homologous compounds means a group of compounds that differ only in the number of CH 2 units contained in their main carbon chain (for branched carbon chains) or in their single carbon chain (for unbranched carbon chains). It should also be apparent to one of ordinary skill in the art that crude oil contains many different classes of homologous organic acids.
К образцу сырой нефти необязательно можно добавить кислоту для определения степени извлечения (т.е. органическую кислоту) при известной концентрации. Предпочтительно, если кислоту для определения степени извлечения добавляют к образцу сырой нефти в виде разбавленного раствора в органическом растворителе (ниже в настоящем изобретении называющегося стандартным раствором кислоты для определения степени извлечения). Стандартный раствор кислоты для определения степени извлечения может обладать концентрацией кислоты для определения степени извлечения, равной от 0,5 до 5 мг/л, предпочтительно от 0,5 до 2 мг/л, особенно предпочтительно равной примерно 1 мг/л. Количество стандартного раствора кислоты для определения степени извлечения, добавляемого к образцу сырой нефти обычно находится в диапазоне от 2,5 до 10 мкл, предпочтительно от 2,5 до 0,75 мкл, например равно 5 мкл.An acid may optionally be added to the crude oil sample to determine recovery (ie, organic acid) at a known concentration. Preferably, the recovery acid is added to the crude oil sample as a dilute solution in an organic solvent (hereinafter referred to as the recovery acid standard solution). The recovery acid standard solution may have a recovery acid concentration of 0.5 to 5 mg/l, preferably 0.5 to 2 mg/l, particularly preferably about 1 mg/l. The amount of standard acid recovery solution added to the crude oil sample is typically in the range of 2.5 to 10 µl, preferably 2.5 to 0.75 µl, eg 5 µl.
- 7 042230- 7 042230
Примером подходящей кислоты для определения степени извлечения является 1адамантанкарбоновая кислота. 1-Адамантанкарбоновая кислота содержит 4 соединенных циклогексановых кольца и поэтому она обладает высоким значением ЭКДС (см. ниже).An example of a suitable acid for determining recovery is 1 adamantane carboxylic acid. 1-Adamantanecarboxylic acid contains 4 linked cyclohexane rings and therefore has a high EKDS value (see below).
По меньшей мере часть кислоты для определения степени извлечения извлекают из экстракта, полученного из образца сырой нефти. Соответственно, выделенные ионные хроматограммы растворов экстрагированных органических кислот в полярном органическом растворителе (растворителях) содержат выделенный пик, отнесенный к кислоте для определения степени извлечения.At least a portion of the acid is recovered from the extract obtained from the crude oil sample for determining recovery. Accordingly, isolated ion chromatograms of solutions of extracted organic acids in polar organic solvent(s) contain an isolated peak assigned to the acid to determine recovery.
Предпочтительно, если степень извлечения (СИ) определяют путем отбора такого же количества стандартного раствора кислоты для определения степени извлечения (как добавляемое к образцу сырой нефти) и разбавления этого раствора полярным органическим растворителем (растворителями), как использующийся для получения раствора экстракта, содержащего экстрагированные органические кислоты в полярном органическом растворителе (растворителях). Предпочтительно, если полученный раствор кислоты для определения степени извлечения в полярном органическом растворителе (растворителях), обладает таким же объемом, как раствор экстракта в полярном органическом растворителе (растворителях). Затем раствор кислоты для определения степени извлечения анализируют с помощью жидкостной хроматографии - масс-спектрометрии по такой же методике, как раствор экстрагированных органических кислот.Preferably, recovery (RI) is determined by taking the same amount of acid recovery standard solution (as added to a crude oil sample) and diluting this solution with polar organic solvent(s) as used to prepare an extract solution containing extracted organics. acids in a polar organic solvent(s). Preferably, the resulting acid solution for determining the degree of recovery in the polar organic solvent(s) has the same volume as the solution of the extract in the polar organic solvent(s). The acid solution is then analyzed for recovery by liquid chromatography-mass spectrometry in the same manner as the extracted organic acid solution.
Затем площадь под пиком (отнесенным к кислоте для определения степени извлечения) на выделенных ионных хроматограммах, полученных для каждого из растворов экстрагированных органических кислот, сопоставляют с площадью под пиком (отнесенным к кислоте для определения степени извлечения) на выделенной ионной хроматограмме, полученной для раствора кислоты для определения степени извлечения. Степень извлечения (СИ) можно определить, как отношение площади под выделенным пиком (отнесенным к кислоте для определения степени извлечения) на выделенной ионной хроматограмме, полученной для раствора экстрагированных органических кислот, к площади под пиком (отнесенным к кислоте для определения степени извлечения) на выделенной ионной хроматограмме, полученной для раствора кислоты для определения степени извлечения. Альтернативно, степень извлечения (СИ) можно определить, как площадь под пиком (отнесенным к кислоте для определения степени извлечения) на выделенной ионной хроматограмме, полученной для раствора экстрагированных органических кислот, выраженную в процентах от площади под пиком (отнесенным к кислоте для определения степени извлечения) на выделенной ионной хроматограмме, полученной для раствора кислоты для определения степени извлечения.The area under the peak (referred to acid for recovery) in the isolated ion chromatograms obtained for each of the extracted organic acid solutions is then compared with the area under the peak (referred to acid for recovery) in the isolated ion chromatogram obtained for the acid solution. to determine the degree of extraction. Recovery (SI) can be defined as the ratio of the area under the peak (referred to acid to determine recovery) in the isolated ion chromatogram obtained from an extracted organic acid solution to the area under the peak (referred to acid to determine recovery) in the isolated ion chromatogram obtained for the acid solution to determine the degree of extraction. Alternatively, recovery (SI) can be defined as the area under the peak (referred to acid to determine recovery) in the isolated ion chromatogram obtained from an extracted organic acid solution, expressed as a percentage of the area under peak (referred to acid to determine recovery). ) on the isolated ion chromatogram obtained from the acid solution to determine the degree of extraction.
Затем содержащиеся в экстракте количества, определенные для каждой конкретной органической кислоты (или для представителей класса или ряда органических кислот), можно пересчитать с использованием степени извлечения и получить количество конкретной органической кислоты или представителей класса или ряда органических кислот, содержащихся в образце сырой нефти.The amounts contained in the extract, determined for each specific organic acid (or for members of a class or series of organic acids), can then be recalculated using the degree of extraction and obtain the amount of a particular organic acid or members of a class or series of organic acids contained in a sample of crude oil.
Образцы сырой нефти можно анализировать на производственном объекте или их можно анализировать в лаборатории, расположенной на расстоянии от производственного объекта. Для уменьшения вероятности каких-либо изменений химического состава образцов, образцы можно охладить до проведения анализа (например, их можно охладить до температуры, равной ниже 10°C, предпочтительно находящейся в диапазоне от 3 до 5°C). Вероятность каких-либо изменений химического состава образцов можно дополнительно уменьшить путем обеспечения удаления кислорода из образцов. В частности, образцы можно хранить в инертной атмосфере, например в атмосфере азота. Предпочтительно, если до проведения анализа образцы добытой нефти хранят в течение менее 1 месяца, более предпочтительно в течение менее 2 недель, особенно предпочтительно в течение менее 1 недели.Crude oil samples may be analyzed at the production facility, or they may be analyzed at a laboratory located at a distance from the production facility. To reduce the likelihood of any change in the chemical composition of the samples, the samples can be cooled prior to analysis (for example, they can be cooled to a temperature equal to below 10°C, preferably in the range from 3 to 5°C). The likelihood of any change in the chemical composition of the samples can be further reduced by ensuring that oxygen is removed from the samples. In particular, samples can be stored in an inert atmosphere such as nitrogen. Preferably, samples of produced oil are stored for less than 1 month, more preferably less than 2 weeks, particularly preferably less than 1 week, prior to analysis.
Настоящее изобретение проиллюстрировано со ссылкой на приведенные ниже примеры.The present invention is illustrated with reference to the following examples.
Экспериментальный разделExperimental section
Сырую нефть, которую анализировали с использованием способа, предлагаемого в настоящем изобретении, обладала значениями ОКТ, приведенными в табл. 1.Crude oil, which was analyzed using the method proposed in the present invention, had the values of OCT shown in table. 1.
Таблица 1Table 1
Значения ОКТ и массы образцов неочищенной нефтиOCT values and masses of crude oil samples
Материалы.Materials.
Получали обладающий концентрацией, равной 1 мг/мл, раствор 1-адамантанкарбоновой кислоты (кислота для определения степени извлечения) в дихлорметане (ДХМ).A 1 mg/mL solution of 1-adamantanecarboxylic acid (recovery acid) in dichloromethane (DCM) was prepared.
Получали смесь диэтилового эфира и муравьиной кислоты (2 об.% муравьиной кислоты), предназначенную для использования в качестве элюента для колонки для твердофазной экстракции (ТФЭ).A mixture of diethyl ether and formic acid (2 vol.% formic acid) was prepared for use as eluent for a solid phase extraction (SPE) column.
Образцы сырой нефти помещали в сосуды для образцов (для каждого образца сырой нефти использовали один сосуд для образца) при количествах, указанных в табл. 1. Затем каждый образец сырой неф- 8 042230 ти разбавляли с помощью 3 мл гексана, затем необязательно добавляли 5 мкл обладающего концентрацией, равной 1 мг/мл, раствора 1-адамантанкарбоновой кислоты.Crude oil samples were placed in sample vials (one sample vial was used for each crude oil sample) at the amounts shown in Table 1. 1. Each crude oil sample was then diluted with 3 ml of hexane, followed by the optional addition of 5 µl of a 1 mg/ml solution of 1-adamantanecarboxylic acid.
Процедура экстракции.extraction procedure.
Картриджи для твердофазной экстракции (ТФЭ) (Mega BE-NH2, 1 г, 6 мл), один картридж для каждого образца сырой нефти, устанавливали вертикально в установку для вакуумного фильтрования. Каждый картридж содержал этикетку.Solid phase extraction (SPE) cartridges (Mega BE-NH2, 1 g, 6 ml), one cartridge for each crude oil sample, were mounted vertically in a vacuum filtration unit. Each cartridge contained a label.
Установка для вакуумного фильтрования включала вакуумный насос для прокачивания жидкости через картриджи. Под каждый картридж помещали стеклянный сосуд для сбора объемом 25 мл для сбора потока, выходящего из каждого картриджа.The vacuum filtration unit included a vacuum pump to pump liquid through the cartridges. A 25 ml glass collection vessel was placed under each cartridge to collect the effluent from each cartridge.
Вакуумный насос, включенный в установку для фильтрования, включали для обеспечения давления, равного примерно 2 дюйма рт. ст. (50,8 торр).The vacuum pump included in the filtration unit was turned on to provide a pressure of about 2 inches Hg. Art. (50.8 Torr).
Затем картриджи кондиционировали с использованием от 20 до 30 мл растворителя - гексана до тех пор, пока уровень гексана не достигал верхней части слоев сорбентов.The cartridges were then conditioned with 20 to 30 ml of hexane solvent until the hexane level reached the top of the sorbent beds.
Вакуумный насос выключали и выходящий поток гексана удаляли из каждого сосуда для сбора.The vacuum pump was turned off and the hexane effluent was removed from each collection vessel.
Находящиеся под картриджами стеклянные сосуды заменяли и вакуумный насос включали.The glass vessels under the cartridges were replaced and the vacuum pump was turned on.
Затем разбавленные образцы сырой нефти помещали в верхнюю часть картриджей. Затем каждый стеклянный сосуд промывали небольшим количеством гексана (от 0,25 до 1 мл) и гексан вместе с растворенными в нем следовыми количествами сырой нефти помещали в верхнюю часть картриджей для ТФЭ и растворитель элюировали из слоя сорбента, содержащегося в каждом картридже.The diluted crude oil samples were then placed on top of the cartridges. Then, each glass vial was washed with a small amount of hexane (0.25 to 1 ml) and the hexane, together with trace amounts of crude oil dissolved in it, was placed on top of the SPE cartridges and the solvent was eluted from the sorbent bed contained in each cartridge.
Затем каждый картридж элюировали с помощью от 20 до 25 мл дихлорметана (ДХМ) до тех пор, пока уровень ДХМ не достигал верхней части слоя сорбента.Each cartridge was then eluted with 20 to 25 ml dichloromethane (DCM) until the level of DCM reached the top of the sorbent bed.
Вакуумный насос выключали и выходящий поток ДХМ удаляли из сосудов для сбора.The vacuum pump was turned off and the DCM effluent was removed from the collection vessels.
Находящиеся под картриджами стеклянные сосуды объемом 25 мл заменяли и вакуумный насос включали.The 25 ml glass vials under the cartridges were replaced and the vacuum pump was turned on.
Картриджи элюировали с помощью 10 мл диэтилового эфира (до тех пор пока уровень растворителя не достигал верхней части слоев сорбентов).The cartridges were eluted with 10 ml diethyl ether (until the solvent level reached the top of the sorbent layers).
Вакуумный насос выключали и выходящий поток диэтилового эфира удаляли из сосудов для сбора.The vacuum pump was turned off and the diethyl ether effluent was removed from the collection vessels.
Затем на чистые стеклянные сосуды для сбора объемом 25 мл наносили этикетки, их взвешивали и помещали под картриджи.Clean 25 ml glass collection vials were then labeled, weighed and placed under the cartridges.
Вакуумный насос включали и каждый картридж элюировали с помощью 10 мл смеси диэтилового эфира и муравьиной кислоты (до тех пор пока уровень смеси растворителей не достигал верхней части картриджей).The vacuum pump was turned on and each cartridge was eluted with 10 ml of a mixture of diethyl ether and formic acid (until the level of the solvent mixture reached the top of the cartridges).
Вакуумный насос выключали.The vacuum pump was turned off.
Затем сосуды (каждый содержал раствор элюированных кислот в смеси диэтилового эфира и муравьиной кислоты) извлекали из установки для вакуумного фильтрования.The vials (each containing a solution of the eluted acids in a mixture of diethyl ether and formic acid) were then removed from the vacuum filtration unit.
Затем растворитель (элюент - смесь диэтилового эфира и муравьиной кислоты) удаляли путем выпаривания с использованием бани с гранулами (или с водой) и получали экстракт, содержащий экстрагированные органические кислоты.Then the solvent (eluent - a mixture of diethyl ether and formic acid) was removed by evaporation using a bath of granules (or water) and received an extract containing the extracted organic acids.
После выпаривания растворителя каждый сосуд повторно взвешивали и определяли массу экстрагированных органических кислот, т.е. масса кислот = (масса сосуда для сбора + экстрагированные кислоты) - масса пустого сосуда для сбора.After evaporation of the solvent, each vessel was reweighed and the mass of extracted organic acids was determined, i.e. mass of acids = (mass of collection vessel + extracted acids) - mass of empty collection vessel.
Сосуды для сбора закрывали крышками и экстракты, содержащие органические кислоты, сохраняли для анализа с помощью жидкостной хроматографии - масс-спектрометрии.The collection vessels were capped and the extracts containing organic acids were stored for analysis by liquid chromatography-mass spectrometry.
Получение стандартных растворов стандартных карбоновых кислот, предназначенных для анализа с помощью жидкостной хроматографии - масс-спектрометрии.Obtaining standard solutions of standard carboxylic acids intended for analysis using liquid chromatography - mass spectrometry.
Для получения калибровочных кривых, предназначенных для количественного определения количества органических кислот, экстрагированных из каждого образца сырой нефти, использовали стандартные карбоновые кислоты.Standard carboxylic acids were used to generate calibration curves to quantify the amount of organic acids extracted from each crude oil sample.
Получали 4 исходных раствора, представляющие собой растворы стандартных карбоновых кислот (1 мг/л) в метаноле. Эти исходные растворы являлись растворами: (a) додекановой кислоты (жирная кислота C12), (b) гексадекановой кислоты (жирная кислота C16), (c) октадекановой кислоты (жирная кислота C18) и (d) циклогексилпентановой кислоты. Для каждого исходного раствора тщательно определяли массу стандартной карбоновой кислоты и массу метанола, что позволяло точно определить концентрацию стандартной карбоновой кислоты в каждом исходном растворе. Затем разные объемные количества исходных растворов смешивали с разными объемными количествами метанола и ДХМ и получали ряд стандартных растворов (содержащих каждую из стандартных карбоновых кислот) для анализа с помощью жидкостной хроматографии - масс-спектрометрии.4 stock solutions were prepared, which were solutions of standard carboxylic acids (1 mg/l) in methanol. These stock solutions were solutions of: (a) dodecanoic acid (C 12 fatty acid), (b) hexadecanoic acid (C 16 fatty acid), (c) octadecanoic acid (C 18 fatty acid), and (d) cyclohexylpentanoic acid. For each stock solution, the mass of the standard carboxylic acid and the mass of methanol were carefully determined, which made it possible to accurately determine the concentration of the standard carboxylic acid in each stock solution. Then different volumes of the stock solutions were mixed with different volumes of methanol and DCM to form a series of standard solutions (containing each of the standard carboxylic acids) for analysis by liquid chromatography-mass spectrometry.
Количество каждого исходного раствора и количества метанола и ДХМ, использующихся для получения стандартных растворов, указаны в приведенной ниже табл. 2.The amount of each stock solution and the amounts of methanol and DCM used to make the standard solutions are shown in the table below. 2.
- 9 042230- 9 042230
Таблица 2table 2
Стандартные растворыStandard solutions
Получение образцов растворов экстрагированных кислот, предназначенных для анализа с помощью жидкостной хроматографии - масс-спектрометрии.Obtaining samples of solutions of extracted acids intended for analysis using liquid chromatography - mass spectrometry.
С помощью пипетки объемом 1000 мкл в каждый сосуд для сбора, в котором находился экстракт, содержащий экстрагированные органические кислоты, добавляли 1 мл ДХМ. С помощью пипетки объемом 100 мкл отбирали порцию полученного раствора экстрагированных органических кислот в ДХМ объемом 50 мкл и эту порцию раствора добавляли в снабженный патрубком для введения стеклянный сосуд объемом 2 мл. Затем с помощью пипетки объемом 100 мкл в стеклянный сосуд добавляли 100 мкл метанола (МеОН) и получали раствор экстрагированных органических кислот в смеси ДХМ и метанола. Затем стеклянный сосуд закрывали крышкой и раствор перемешивали, например, путем встряхивания.Using a 1000 µl pipette, 1 ml of DCM was added to each collection vessel containing the extract containing the extracted organic acids. A 50 µl portion of the resulting solution of the extracted organic acids in DCM was taken with a 100 µl pipette and this portion of the solution was added to a 2 ml glass vessel equipped with an injector nozzle. Then, 100 µl of methanol (MeOH) was added to a glass vessel using a 100 μl pipette to obtain a solution of the extracted organic acids in a mixture of DCM and methanol. Then the glass vessel was closed with a lid and the solution was stirred, for example, by shaking.
Получение необязательного образца кислоты для определения степени извлечения, предназначенного для анализа с помощью жидкостной хроматографии - масс-спектрометрии.Obtain an optional acid recovery sample for analysis by liquid chromatography-mass spectrometry.
В пустой содержащий этикетку стеклянный сосуд добавляли 5 мкл обладающего концентрацией, равной 1 мг/мл, раствора 1-адамантанкарбоновой кислоты (кислота для определения степени извлечения) в дихлорметане и объем доводили до равного 1 мл с помощью смеси ДХМ и метанола, при этом полученный раствор обладал объемным отношением ДХМ:метанол, составляющим 333:667. Затем сосуд закрывали крышкой и образец перемешивали, например, путем встряхивания.To an empty labeled glass vial was added 5 μl of a 1 mg/ml solution of 1-adamantanecarboxylic acid (acid for recovery) in dichloromethane and the volume was adjusted to 1 ml with a mixture of DCM and methanol, the resulting solution had a DCM:methanol volume ratio of 333:667. Then the vessel was closed with a lid and the sample was mixed, for example, by shaking.
Условия проведения жидкостной хроматографии (ЖХ).Liquid chromatography (LC) conditions.
Прибор для ЖХ-МС включал колонку для жидкостной хроматографии (ЖХ), обладающую размером 2,1x100 мм и содержащую неподвижную фазу - модифицированные октилсилилом частицы диоксида кремния, обладающие размером, равным 2,7 мкм. В колонке для ЖХ использовали приведенные ниже подвижные фазы:The LC-MS instrument included a liquid chromatography (LC) column having a size of 2.1 x 100 mm and containing a stationary phase of octylsilyl modified silica particles having a size of 2.7 μm. The following mobile phases were used on the LC column:
подвижная фаза A: H2O:MeOH, объемное отношение 9:1 + 10 мМ ацетат аммония; и подвижная фаза B: MeOH+10 мМ ацетат аммония.mobile phase A: H 2 O:MeOH, 9:1 v/v + 10 mM ammonium acetate; and mobile phase B: MeOH+10 mM ammonium acetate.
Колонку для ЖХ снабжали элюентом, направляемым непосредственно к источнику ИЭР системы для масс-спектрометрии (МС). Затем выбирали начальные условия элюирования (подвижная фаза B: 80 об.%; подвижная фаза A: 20 об.%; 0,3 мл/мин.). Затем количество подвижной фазы A в течение 2 мин уменьшали до нуля, чтобы подвижная фаза представляла собой 100% подвижной фазы B.The LC column was supplied with eluent directed directly to the ESI source of the mass spectrometry (MS) system. The initial elution conditions were then chosen (mobile phase B: 80 vol.%; mobile phase A: 20 vol.%; 0.3 ml/min.). The amount of mobile phase A was then reduced to zero over 2 min, so that the mobile phase was 100% of mobile phase B.
При включенном насосе системы для ЖХ образцы экстрагированных органических кислот, образцы растворов стандартных карбоновых кислот и образцы раствора кислоты для определения степени извлечения в заранее заданном порядке вводили в колонку системы для ЖХ с использованием инжектируемого объема, равного 5 мкл. Стандартные карбоновые кислоты вводили в порядке увеличения концентрации карбоновой кислоты. Предпочтительно, если образцы анализировали трижды.With the LC system pump turned on, extracted organic acid samples, standard carboxylic acid solution samples, and recovery acid solution samples were injected into the LC system column in a predetermined order using an injection volume of 5 μl. Standard carboxylic acids were added in order of increasing carboxylic acid concentration. Preferably, the samples are analyzed in triplicate.
Обработка данных - стандартные карбоновые кислоты.Data processing - standard carboxylic acids.
Рассчитывали концентрации стандартных карбоновых кислот (жирные кислоты C12, C16 и C18 и циклогексилпентановая кислота) в каждом стандартном растворе.The concentrations of standard carboxylic acids (C 12 , C 16 and C 18 fatty acids and cyclohexylpentanoic acid) were calculated in each standard solution.
Затем для каждого стандартного раствора определяли относительное содержание по находящимся на выделенных ионных хроматограммах пикам, отнесенным к четырем стандартным карбоновым кислотам.Then, for each standard solution, the relative content was determined from the peaks in the isolated ion chromatograms assigned to the four standard carboxylic acids.
Получали калибровочные зависимости относительного содержания, определенного по находящимся на полученных для стандартных растворов выделенных ионных хроматограммах пикам, отнесенным к стандартным карбоновым кислотам, от известных концентраций (в част./млн) карбоновых кислот в стандартном растворе. Строили четыре калибровочные зависимости (по одной для каждого стандарта стандартной карбоновой кислоты), все они являлись линейными зависимостями. Для каждого стандарта карбоновой кислоты определяли зависимости наилучшего соответствия, обладающие значениями R2 (коэффициент детерминации), равными не менее 0,99. Затем для каждой калибровочной зависимости получали уравнения для зависимостей наилучшего соответствия.Calibration dependences of the relative content, determined from the peaks in the isolated ion chromatograms obtained for standard solutions, assigned to standard carboxylic acids, were obtained from known concentrations (in ppm) of carboxylic acids in the standard solution. Four calibration curves were built (one for each standard carboxylic acid standard), all of which were linear relationships. For each carboxylic acid standard, best fit relationships were determined having R 2 (determination coefficient) values of at least 0.99. Then, for each calibration dependence, equations were obtained for the dependences of the best fit.
Обработка данных - образцы экстрагированных органических кислот.Data Processing - Samples of extracted organic acids.
Определяли относительное содержание по находящимся на полученных для каждого образца раствора экстрагированных кислот выделенных ионных хроматограммах пикам, отнесенным к представителям класса карбоновых кислот, обладающим значениями ЭКДС, равными 1 (для m/z, находящегося в диапазоне от 0 до 800). Каждый образец раствора экстрагированных кислот трижды анализировали с помощью жидкостной хроматографии - масс-спектрометрии при хорошей воспроизводимости.The relative content was determined from the peaks located on the isolated ion chromatograms obtained for each sample of the solution of extracted acids, assigned to representatives of the class of carboxylic acids with EKDS values equal to 1 (for m/z ranging from 0 to 800). Each sample of the extracted acid solution was analyzed three times by liquid chromatography-mass spectrometry with good reproducibility.
- 10 042230- 10 042230
Обработка данных - кислота для определения степени извлечения.Data Processing - Acid to Determine Recovery.
Необязательно можно определить (трижды) относительное содержание по находящемуся на полученных для каждого образца раствора экстрагированных кислот (который содержит необязательную кислоту для определения степени извлечения) выделенных ионных хроматограммах пику, отнесенному к кислоте для определения степени извлечения (1-адамантанкарбоновая кислота).Optionally, it is possible to determine (triple) the relative abundance from the extracted ion chromatograms obtained for each sample solution of extracted acids (which contains an optional acid to determine the degree of recovery) of the peak assigned to the acid to determine the degree of extraction (1-adamantanecarboxylic acid).
Также можно определить (трижды) относительное содержание по пику, отнесенному к кислоте для определения степени извлечения (1-адамантанкарбоновая кислота), для контрольного образца кислоты для определения степени извлечения (полученного так, как описано выше). Это обеспечивает оценку количества органических кислот, экстрагированных из каждого образца сырой нефти, поскольку при экстракции 100% органических кислот из образцов сырой нефти относительное содержание 1-адамантанкарбоновой кислоты, определенное по выделенным ионным хроматограммам, полученным для образца экстракта и для контрольного образца, должно являться одинаковым.It is also possible to determine (triple) the relative abundance from the peak assigned to the recovery acid (1-adamantanecarboxylic acid) of the control acid to determine the recovery (obtained as described above). This provides an estimate of the amount of organic acids extracted from each crude oil sample, since when extracting 100% organic acids from crude oil samples, the relative content of 1-adamantanecarboxylic acid, determined from the isolated ion chromatograms obtained for the extract sample and for the control sample, should be the same .
Результаты.Results.
Экстрагировали три разных образца сырой нефти (сырая нефть 1, 2 и 3), обладающих значениями ОКТ, приведенными в табл. 1 (при отсутствии необязательной кислоты для определения степени извлечения), и получали три разных экстракта (экстракты 1, 2 и 3). Эти экстракты получали для анализа с помощью жидкостной хроматографии - масс-спектрометрии, как это описано выше, и каждый экстракт анализировали трижды и таким образом получали 9 наборов данных. Количество (массу) карбоновых кислот С11-С43, обладающих значением ЭКДС, равным 1, в каждом образце раствора экстрагированных кислот определяли по площади под пиками для этих кислот на выделенных ионных хроматограммах и с использованием калибровочной зависимости для стандартной жирной кислоты С18. Затем из этих результатов можно было получить выраженное в мас.% количество этих соединений во всем экстракте кислот и выраженное в мас.% количество этих соединений в образце сырой нефти. Результаты представлены в табл. 3.Three different crude oil samples were extracted (crude oil 1, 2 and 3) having the OCT values shown in Table 1. 1 (in the absence of an optional acid to determine the degree of recovery), and received three different extracts (extracts 1, 2 and 3). These extracts were prepared for analysis by liquid chromatography-mass spectrometry as described above, and each extract was analyzed three times and thus 9 data sets were obtained. The amount (mass) of C11-C 43 carboxylic acids having an EKDS value of 1 in each sample of the extracted acid solution was determined by the area under the peaks for these acids in the isolated ion chromatograms and using a calibration dependence for a standard C 18 fatty acid. From these results it was then possible to obtain the wt % amount of these compounds in the total acid extract and the wt % amount of these compounds in the crude oil sample. The results are presented in table. 3.
Таблица 3Table 3
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM
Claims (14)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP17186718.7 | 2017-08-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA042230B1 true EA042230B1 (en) | 2023-01-25 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kauppila et al. | Recent developments in atmospheric pressure photoionization‐mass spectrometry | |
Rodgers et al. | Combating selective ionization in the high resolution mass spectral characterization of complex mixtures | |
CN106526026B (en) | The detection method of 25-hydroxy-vitamin D in serum | |
Hu et al. | Volatile organic solvent-induced signal enhancements in inductively coupled plasma-mass spectrometry: a case study of methanol and acetone | |
Cong et al. | Determination of trace amount of microcystins in water samples using liquid chromatography coupled with triple quadrupole mass spectrometry | |
Aramendía et al. | Determination of diquat and paraquat in olive oil by ion-pair liquid chromatography–electrospray ionization mass spectrometry (MRM) | |
Möller et al. | Synthesis and evaluation of molecularly imprinted polymers for extracting hydrolysis products of organophosphate flame retardants | |
JP2021073450A (en) | Quantitation of tamoxifen and metabolites thereof by mass spectrometry | |
US11493488B2 (en) | Quantitative method for determining the organic acid content of crude oil | |
Bobeldijk et al. | Surface and wastewater quality monitoring: combination of liquid chromatography with (geno) toxicity detection, diode array detection and tandem mass spectrometry for identification of pollutants | |
Madureira et al. | Pharmaceutical trace analysis in aqueous environmental matrices by liquid chromatography–ion trap tandem mass spectrometry | |
EA042230B1 (en) | METHOD FOR QUANTITATIVE DETERMINATION OF ORGANIC ACID CONTENT IN CRUDE OIL | |
Michalski et al. | Role and importance of hyphenated techniques in speciation analysis | |
US10436794B1 (en) | Protocol for preconcentration and quantification of microcystins using LC-MS | |
Zhao et al. | Identification of N-nitrosamines in treated drinking water using nanoelectrospray ionization high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry with quadrupole time-of-flight mass spectrometry | |
Li et al. | Simultaneous determination of seven residual pharmaceuticals in wastewater by solid-phase extraction and liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry with a switching ionization mode | |
Wang et al. | Development of a rapid and validated method for investigating the metabolism of scoparone in rat using ultra‐performance liquid chromatography/electrospray ionization quadruple time‐of‐flight mass spectrometry | |
CN112881577B (en) | Liquid chromatography-mass spectrometry-based molecular characterization method for nitrogen-containing compounds in petroleum fractions | |
Hinnenkamp | Analytical strategies for the investigation of organic micropollutants in aqueous matrices by target, suspect and non-target screening analysis | |
KR101776599B1 (en) | Method for mass spectrometry | |
CN110927314A (en) | Method for detecting novel psychoactive substance 5,6-MDAI | |
CN106033074A (en) | Analysis method of dibenzothiophene and thiophanthrene | |
EP4086621A1 (en) | Purification method and purified product | |
Zeng | DEVELOPMENT OF A HYDROPHILIC LIQUID INTERACTION CHROMATOGRAPHY (HILIC) METHOD FOR THE CHEMICAL CHARACTERIZATION OF WATER-SOLUBLE ISOPRENE EPOXYDIOL (IEPOX)-DERIVED SEONDARY ORGANIC AEROSOL | |
Palagama | Development of Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Methods for Identification and Quantification of Microcystins in Water and Biological Fluids, and their Removal from Water |