JP7379256B2 - Analysis method for petroleum heavy fractions - Google Patents

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特許法第30条第2項適用 1.刊行物名 平成30年度 高効率な石油精製技術の基礎となる石油の構造分析・反応解析等に係る研究開発事業 事業報告書 2.発行日 平成31年3月29日 3.公開者 一般財団法人石油エネルギー技術センター 〔刊行物等〕 1.集会名 令和元年度第3回ペトロリオミクス技術セミナー 2.開催日 令和元年7月19日 3.公開者 片野恵太 〔刊行物等〕 1.集会名 The 20th International Conferenceon Petroleum Phase Behavior & Fouling(PetroPhase2019) 2.開催日 令和元年6月4日 3.公開者 片野恵太 〔刊行物等〕 1.集会名 石油学会山形大会(第49回石油・石油化学討論会) 2.開催日 令和元年11月1日 3.公開者 片野恵太 〔刊行物等〕 1.刊行物名 石油学会山形大会(招待講演、第49回石油・石油化学討論会)(講演要旨)88頁、石油学会 2.発行日 令和元年10月31日 3.公開者 片野恵太 〔刊行物等〕 1.掲載アドレス https://www.jstage.jst.go.jp/browse/sekiyu/-char/ja 2.掲載日 令和元年12月31日 3.公開者 片野恵太Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act 1. Publication name FY2018 Research and development project related to structural analysis and reaction analysis of petroleum, which forms the basis of highly efficient petroleum refining technology Business report 2. Date of issue: March 29, 2019 3. Publisher Petroleum Energy Technology Center (General Incorporated Foundation) [Publications, etc.] 1. Meeting name 3rd Petroliomics Technical Seminar in 2019 2. Date: July 19, 2019 3. Publisher: Keita Katano [Publications, etc.] 1. Meeting Name The 20th International Conference Petroleum Phase Behavior & Fouling (PetroPhase2019) 2. Date: June 4, 2019 3. Publisher: Keita Katano [Publications, etc.] 1. Meeting name: Japan Petroleum Institute Yamagata Conference (49th Petroleum and Petrochemical Symposium) 2. Date: November 1, 2019 3. Publisher: Keita Katano [Publications, etc.] 1. Publication name Petroleum Institute of Japan Yamagata Conference (Invited lecture, 49th Petroleum and Petrochemical Symposium) (Speech abstract) 88 pages, Petroleum Institute of Japan 2. Date of issue: October 31, 2019 3. Publisher: Keita Katano [Publications, etc.] 1. Publication address https://www. jstage. jst. go. jp/browse/sekiyu/-char/ja 2. Date of publication: December 31, 2019 3. Publisher Keita Katano

本発明は、石油重質留分の分析方法に関し、より詳細には、FT-ICR MSを使用する石油重質留分の試料の組成分析において、APPI法と、銀イオンの存在下でのESI法とを組合せて適用する石油重質留分の分析方法、それに使用される装置、システム、コンピュータおよびそれを使用する方法、並びに装置をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムおよびその記録媒体に関する。 The present invention relates to a method for analyzing petroleum heavy fractions, and more particularly, in compositional analysis of petroleum heavy fraction samples using FT-ICR MS, APPI method and ESI in the presence of silver ions are used. The present invention relates to a method for analyzing heavy fractions of petroleum, which is applied in combination with a method for analyzing petroleum heavy fractions, an apparatus, system, computer, and method for using the same, and a computer program for causing a computer to execute the apparatus, and a recording medium thereof.

近年、石油処理の多様化を図る観点から、複雑な多様な成分を含有する非在来型原油や重質留分の生産が注目されている。中でも、硫黄成分は、原油成分には一般に必ずといってよいほど含まれている。その量は原油の産地によって異なるが、0.1~4重量%程度である。したがって、原油から蒸留により分離された各留分にも硫黄成分は存在し、重質留分ほど多いのが一般的である。石油中に含まれている硫黄成分は硫化水素、メルカプタン、硫化物、二硫化物、チオフェン類などであり、これら以外に構造不明の化合物が相当含まれていて、沸点が高くなるほど複雑な構造となっている。石油中に硫黄成分が存在すると、悪臭の発生、触媒被毒などの要因になるばかりでなく、硫黄成分の燃焼生成物である亜硫酸ガスが大気汚染物質の一つであるため、脱硫、すなわち、原料、製品に含まれている有害作用を持つ硫黄分を含む石油組成を正確に分析することは、石油精製業の大きな使命となっている。 In recent years, from the perspective of diversifying petroleum processing, the production of unconventional crude oil and heavy distillates containing a variety of complex components has attracted attention. Among them, sulfur components are generally almost always included in crude oil components. The amount varies depending on the region of crude oil production, but is approximately 0.1 to 4% by weight. Therefore, sulfur components are present in each fraction separated from crude oil by distillation, and generally the heavier the fraction, the higher the sulfur component. The sulfur components contained in petroleum include hydrogen sulfide, mercaptans, sulfides, disulfides, and thiophenes, and in addition to these, it also contains a considerable number of compounds with unknown structures, and the higher the boiling point, the more complex the structure. It has become. The presence of sulfur components in petroleum not only causes bad odors and catalyst poisoning, but also causes sulfur dioxide gas, which is a combustion product of sulfur components, to be an air pollutant. Accurately analyzing the composition of petroleum containing harmful sulfur contained in raw materials and products is a major mission of the petroleum refining industry.

一方で、石油重質留分には芳香族分子が主成分として含まれている。このため、飽和分を除いた画分で質量分析計を用いた包括的な成分分析を行う場合、芳香族成分を効率的にイオン化できることが重要な技術的事項となる。現行のイオン化方法でこの目的に最も沿っているのが、APPI法(Atmospheric Pressure PhotoIonization:大気圧光イオン化法)であり、APPI法はフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析装置(FT-ICR MS)が石油の成分分析に導入されて以来、多くの重質油キャラクタリゼーションへ貢献してきた(非特許文献1)。APPI法は検体が溶解したトルエン溶液をヒーターへ噴霧し、気化したものが後段のKrランプで紫外線を照射されてイオン化が行われる。 On the other hand, petroleum heavy fractions contain aromatic molecules as a main component. For this reason, when performing comprehensive component analysis using a mass spectrometer on fractions excluding saturated components, it is an important technical matter to be able to efficiently ionize aromatic components. The current ionization method that most closely meets this purpose is the APPI method (Atmospheric Pressure Photoionization), which uses a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer (FT-ICR MS) Since its introduction into the component analysis of oil, it has contributed to the characterization of many heavy oils (Non-Patent Document 1). In the APPI method, a toluene solution in which a sample is dissolved is sprayed onto a heater, and the vaporized solution is ionized by being irradiated with ultraviolet light by a Kr lamp in the subsequent stage.

また、特許文献1には、FT-ICR MSを使用する石油の残油の試料の組成モデルを決定するに際して、APPI法と、他の石油成分のイオン化法とを組合せて使用することが報告されている。 Additionally, Patent Document 1 reports the use of the APPI method in combination with the ionization method of other petroleum components when determining the composition model of a petroleum residue sample using FT-ICR MS. ing.

Jeremiah M. Purcell et al., Energy Fuels,2010,24,2257-2265Jeremiah M. Purcell et al. , Energy Fuels, 2010, 24, 2257-2265

特許第6166661号公報Patent No. 6166661

しかしながら、石油重質留分の試料をAPPI法で測定した結果、硫黄含有量が依然として過小評価されることが本出願人の検討により判明した。そこで、本出願人は、さらに検討を行った結果、FT-ICR MSを使用する石油重質留分の試料の組成分析において、APPI法と、銀イオンの存在下でのESI法(electrospray ionization:エレクトロスプレーイオン化法)とを組合せて適用すると、硫黄量をはじめとする石油重質留分の組成を高精度で分析しうることを見出した。 However, as a result of measuring petroleum heavy fraction samples using the APPI method, the applicant's study revealed that the sulfur content was still underestimated. Therefore, as a result of further investigation, the present applicant determined that the APPI method and the ESI method (electrospray ionization: We have discovered that the composition of heavy petroleum fractions, including the amount of sulfur, can be analyzed with high precision when applied in combination with electrospray ionization (electrospray ionization method).

本発明は、硫黄を含む石油重質留分の組成を高精度で分析する新たな技術的手段を提供することをその目的としている。 An object of the present invention is to provide a new technical means for analyzing the composition of petroleum heavy fractions containing sulfur with high precision.

上記の目的を達成するため、本発明者らは、以下の本発明を創出した。即ち、本発明の要旨は以下のとおりである。
本発明の石油重質留分の分析方法であって、
(a)石油重質留分から分離された、三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分を少なくとも含む複数の画分を準備するステップ、
(b)フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析(FT-ICR MS)において、各画分を構成する成分の分子イオンまたは擬分子イオンを形成するステップであって、
三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分について、銀イオンの存在下でエレクトロスプレーイオン化法(ESI)法を適用し、かつ
三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分以外の画分の一部または全部について、大気圧光イオン化(APPI)法を適用するステップ
(c)FT-ICR MSにより、前記分子イオンまたは擬分子イオンの構造および濃度を含む各画分組成情報を特定するステップ、および
(d)各画分組成情報に基づき、石油重質留分の組成を推定するステップ
を少なくとも含んでなることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present inventors created the following invention. That is, the gist of the present invention is as follows.
A method for analyzing petroleum heavy fractions of the present invention, comprising:
(a) preparing a plurality of fractions separated from a petroleum heavy fraction, including at least a tricyclic or higher aromatic fraction and a polar resin fraction;
(b) a step of forming molecular ions or quasi-molecular ions of components constituting each fraction in Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS),
Electrospray ionization (ESI) method was applied to the aromatic fraction with three or more rings and the polar resin fraction in the presence of silver ions, and the aromatic fraction with three or more rings and the polar resin fraction were A step of applying atmospheric pressure photoionization (APPI) method to some or all of the fractions of and (d) estimating the composition of the petroleum heavy fraction based on each fraction composition information.

また、本発明の別の実施態様においては、対象石油における脱硫率の推算装置、システムおよびそれらの運転方法や、それらを実行させるコンピュータプログラム、その記録媒体およびそれを記憶したコンピュータも提供される。 In another embodiment of the present invention, an apparatus and system for estimating the desulfurization rate of target oil, a method for operating the same, a computer program for executing the same, a recording medium thereof, and a computer storing the same are also provided.

本発明によれば、硫黄を含む石油重質留分の組成を高精度で分析することができる。 According to the present invention, the composition of a petroleum heavy fraction containing sulfur can be analyzed with high accuracy.

本発明の一実施形態における石油重質留分の分析方法のフローチャートである。1 is a flowchart of a method for analyzing petroleum heavy fractions in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における石油重質留分の分析装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a petroleum heavy fraction analyzer according to an embodiment of the present invention. APPI法とAg-ESI法で観測した超重質原油の常圧残渣(AR)_三環以上の芳香族分(3A+)のヘテロクラス分布を示すグラフである。It is a graph showing the heteroclass distribution of atmospheric residue (AR)_tricyclic or higher aromatic content (3A+) of ultra-heavy crude oil observed by the APPI method and the Ag-ESI method. APPI法とAg-ESI法で観測した超重質原油AR_極性レジン(Po)のヘテロクラス分布を示すグラフである。It is a graph showing the heteroclass distribution of ultra-heavy crude oil AR_polar resin (Po) observed by the APPI method and the Ag-ESI method. 図5Aは、APPI法で観測した超重質原油AR_3A+のDBEプロットである。図5Bは、Ag-ESI法で観測した超重質原油AR_3A+のDBEプロットである。図5Cは、APPI法とAg-ESI法結果を統合した超重質原油AR_3A+のDBEプロットである。FIG. 5A is a DBE plot of ultra-heavy crude oil AR_3A+ observed by the APPI method. FIG. 5B is a DBE plot of ultra-heavy crude oil AR_3A+ observed using the Ag-ESI method. FIG. 5C is a DBE plot of ultra-heavy crude oil AR_3A+ that integrates the results of the APPI method and the Ag-ESI method. 統合データのヘテロクラスを補正対象として各カテゴリーに分類することを示すグラフである。It is a graph showing that the heteroclass of integrated data is classified into each category as a correction target. 補正因子として使用しうるヘテロクラスの候補を示すグラフである。It is a graph showing heteroclass candidates that can be used as correction factors.

<石油重質留分の分析方法>
本発明の一実施形態によれば、石油重質留分の分析方法は、
(a)石油重質留分から分離された、三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分を少なくとも含む複数の画分を準備するステップ、
(b)フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析(FT-ICR MS)において、各画分を構成する成分の分子イオンまたは擬分子イオンを形成するステップであって、
三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分について、銀イオンの存在下でエレクトロスプレーイオン化法(ESI)法を適用し、かつ
三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分以外の画分の一部または全部について、大気圧光イオン化(APPI)法を適用するステップ
(c)FT-ICR MSにより、前記分子イオンまたは擬分子イオンの構造および濃度を含む各画分組成情報を特定するステップ、および
(d)各画分組成情報に基づき、石油重質留分の組成を推定するステップ
(e)所望により、石油重質留分の元素分析情報を補正因子として用いて、石油重質留分の組成の推定値を調整するステップ
を含んでなることを特徴とするものである。
以下、図1のフローチャートに従い、本発明の一実施形態をステップ毎に説明する。
<Analysis method of petroleum heavy fraction>
According to one embodiment of the present invention, a method for analyzing petroleum heavy fractions comprises:
(a) preparing a plurality of fractions separated from a petroleum heavy fraction, including at least a tricyclic or higher aromatic fraction and a polar resin fraction;
(b) a step of forming molecular ions or quasi-molecular ions of components constituting each fraction in Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS),
Electrospray ionization (ESI) method was applied to the aromatic fraction with three or more rings and the polar resin fraction in the presence of silver ions, and the aromatic fraction with three or more rings and the polar resin fraction were A step of applying atmospheric pressure photoionization (APPI) method to some or all of the fractions of (d) estimating the composition of the petroleum heavy fraction based on each fraction composition information; (e) optionally using the elemental analysis information of the petroleum heavy fraction as a correction factor; The method is characterized by comprising the step of adjusting an estimated value of the composition of the heavy fraction.
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described step by step according to the flowchart of FIG.

ステップ(a):三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分を含む複数の画分の分離(図1のS1)
本発明の一実施形態によれば、まず、重質石油留分から分離された、三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分を少なくとも含む複数の画分を準備する。
Step (a): Separation of multiple fractions including the tricyclic or higher aromatic fraction and the polar resin fraction (S1 in Figure 1)
According to one embodiment of the present invention, first, a plurality of fractions separated from a heavy petroleum fraction and including at least a tricyclic or higher aromatic fraction and a polar resin fraction are prepared.

石油重質留分は、単に重質油ともいい、重くて粘り気のある原油および原油からの残渣油または石油留分などであれば、とくに限定されない。ステップ(a)で用いられる石油重質留分には、例えば、API度25以下、好ましくはAPI度20以下の原油から得られる常圧蒸留残渣油(AR)、減圧蒸留残渣油(VR)、ならびに接触分解残油、ビスブレーキング油およびビチューメンなどの密度の高い石油留分などが挙げられる。これらの重質油は、通常アスファルテンが1質量%以上含まれており、これらの石油重質留分から抽出したアスファルテンも、石油重質留分として用いることができる。これらは、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、API度とは、米国石油協会(American Petroleum Institute)が定めた原油製品の比重を示す単位である。
また、コーカー油、合成原油、ナフサカット原油、重質軽油、減圧軽油、LCO、GTL(Gas To Liquid)油、およびワックスなどを常圧蒸留残渣油などと混合して、石油重質留分として用いることもできる。
なお、上記アスファルテンとは、重質油中のn-ヘプタンに不溶な部分を意味する。重質油中のアスファルテンの含有量が1質量%以上であれば、アスファルテン凝集緩和剤によるアスファルテンの凝集緩和効果を十分に発揮させることができる。
The petroleum heavy fraction is also simply referred to as heavy oil, and is not particularly limited as long as it is heavy and sticky crude oil, residual oil from crude oil, or petroleum fraction. The petroleum heavy fraction used in step (a) includes, for example, atmospheric distillation residue (AR) obtained from crude oil with an API degree of 25 or less, preferably an API degree of 20 or less, vacuum distillation residue (VR), and dense petroleum fractions such as catalytic cracking residues, visbreaking oils and bitumen. These heavy oils usually contain 1% by mass or more of asphaltenes, and asphaltenes extracted from these petroleum heavy fractions can also be used as petroleum heavy fractions. These may be used alone or in combination of two or more. Note that the API degree is a unit indicating the specific gravity of crude oil products as determined by the American Petroleum Institute.
In addition, coker oil, synthetic crude oil, naphtha cut crude oil, heavy gas oil, vacuum gas oil, LCO, GTL (Gas To Liquid) oil, wax, etc. are mixed with atmospheric distillation residue oil etc. to produce petroleum heavy fractions. It can also be used.
Note that the above-mentioned asphaltene refers to a portion of heavy oil that is insoluble in n-heptane. When the content of asphaltene in the heavy oil is 1% by mass or more, the asphaltene agglomeration moderating effect of the asphaltene aggregation moderator can be sufficiently exerted.

石油重質留分から分離される複数の画分は、上述の通り、三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分を少なくとも含むものである。複数の画分は、好ましくは3個以上の画分であり、より好ましくは7画分である。かかる画分として、アスファルテン(As)、飽和分(Sa)、1環芳香族分(1A)、2環芳香族分(2A)、3環以上の芳香族分(3A+)、極性レジン(Po)および多環芳香族レジン(PA)が挙げられる。 As described above, the plurality of fractions separated from the petroleum heavy fraction include at least the tricyclic or more aromatic fraction and the polar resin fraction. The plurality of fractions is preferably 3 or more fractions, more preferably 7 fractions. Such fractions include asphaltene (As), saturated content (Sa), 1-ring aromatic content (1A), 2-ring aromatic content (2A), aromatic content with 3 or more rings (3A+), and polar resin (Po). and polycyclic aromatic resins (PA).

各画分を分離するにあたって、画分の境目とする基準または分画するための方法は特に問わないが、重質油の場合、「タイプ別分離前処理」を行うことが好ましい。「タイプ別分離前処理」の方法としては、特に限定はされず、任意の基準に従っていくつかの成分に分離させればよく、カラムクロマト分画方法、ソックスレー抽出法や高速溶媒抽出法等の溶媒抽出法等の公知の方法を用いることができる。重質油の場合は、例えば、特開2011-133363号公報に記載の方法のように、カラムクロマト分画方法を用いるのが好ましい。いくつの成分に分画するかは、目的に応じて、適宜選択すればよい。
重質石油留分からの各画分の分離は、具体的には、次の第1~第4ステップを含む方法により実施することができる。
In separating each fraction, there are no particular restrictions on the criteria used to define the boundaries between the fractions or the method used for fractionation, but in the case of heavy oil, it is preferable to perform "pretreatment for separation by type." The method of "pretreatment for separation by type" is not particularly limited and may be separated into several components according to arbitrary standards, such as column chromatography fractionation, Soxhlet extraction, high-speed solvent extraction Known methods such as extraction methods can be used. In the case of heavy oil, it is preferable to use a column chromatography fractionation method, such as the method described in JP-A No. 2011-133363. The number of components to be fractionated may be appropriately selected depending on the purpose.
Specifically, the separation of each fraction from the heavy petroleum fraction can be carried out by a method including the following first to fourth steps.

(第1ステップ)
重質油を、ソックスレー抽出により、アスファルテン(As)と、n-パラフィンに可溶なマルテン分(Ma)とそれ以外の不溶分に分離する。
(第2ステップ)
上記(第1ステップ)で分離したマルテン分をカラムクロマトグラフィーを用いて飽和分(Sa)、1環芳香族分(1A)、2環芳香族分(2A)、3環以上の芳香族分(3A+)、極性レジン(Po)および多環芳香族レジン(PA)の各画分に分離する。
(第3ステップ)
さらに好ましくは、前記第2ステップで得られた3環以上の芳香族分画分(3A+)を、分取液体クロマトグラフィーを用いて、さらにPeri型4環芳香族分画分とCata型4環芳香族分画分および場合によっては5環以上の芳香族分画分(5A+)に分離してもよい。
(第4ステップ)
また、上記(第1ステップ)で分離した不溶分をトルエンに可溶なトルエン可溶分(アスファルテン(As))、それ以外のトルエン不溶分に分離し、さらに、トルエン不溶分を、THFに可溶なTHF可溶分と、それ以外のTHF不溶分に分離する。
(1st step)
Heavy oil is separated into asphaltene (As), maltene (Ma) soluble in n-paraffin, and other insoluble components by Soxhlet extraction.
(Second step)
The maltene fraction separated in the above (first step) was analyzed using column chromatography to determine the saturated fraction (Sa), the 1-ring aromatic fraction (1A), the 2-ring aromatic fraction (2A), and the 3- or more-ring aromatic fraction (Sa). 3A+), polar resin (Po) and polycyclic aromatic resin (PA).
(3rd step)
More preferably, the 3 or more ring aromatic fraction (3A+) obtained in the second step is further separated into a Peri type 4 ring aromatic fraction and a Cat type 4 ring aromatic fraction using preparative liquid chromatography. It may be separated into an aromatic fraction and, in some cases, an aromatic fraction with five or more rings (5A+).
(4th step)
In addition, the insoluble matter separated in the above (first step) is separated into a toluene-soluble matter (asphaltene (As)) that is soluble in toluene, and other toluene-insoluble matter, and the toluene-insoluble matter is further divided into THF-soluble matter. Separate into THF-soluble components and other THF-insoluble components.

ステップ(b-1):FT-ICR MSにおける三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分についての、銀イオン存在下でのESI法の実施(図1のS2)
本発明の一実施形態によれば、三環以上の芳香族分画分(3A+)および極性レジン画分(Po)については、FT-ICR MSにおいて、銀イオン添加剤存在下でエレクトロスプレーイオン化法(ESI)法を少なくとも適用して、分子イオンまたは擬分子イオンを形成する。
Step (b-1): Implementation of ESI method in the presence of silver ions for the aromatic fraction with three or more rings and the polar resin fraction in FT-ICR MS (S2 in Figure 1)
According to one embodiment of the present invention, the aromatic fraction with three or more rings (3A+) and the polar resin fraction (Po) are subjected to electrospray ionization in the presence of a silver ion additive in FT-ICR MS. (ESI) method is applied at least to form molecular ions or pseudomolecular ions.

3A+およびPoに対して銀イオン存在下でエレクトロスプレーイオン化法(以下、Ag-ESI法ともいう。)を適用することは、硫黄成分を比較的高濃度で含有する3A+およびPoにおける、硫黄と銀イオンとの錯体形成を利用して、広範な硫黄成分を高精度で検出する上で有利である。 Applying the electrospray ionization method (hereinafter also referred to as Ag-ESI method) to 3A+ and Po in the presence of silver ions is effective in reducing sulfur and silver in 3A+ and Po, which contain relatively high concentrations of sulfur components. It is advantageous in detecting a wide range of sulfur components with high precision by utilizing complex formation with ions.

銀イオンは、好ましくは3A+およびPoに対して銀塩の形態で適用することが好ましい。銀塩の好ましい例としては、銀トリフラートが挙げられる。 Silver ions are preferably applied in the form of silver salts for 3A+ and Po. A preferred example of the silver salt is silver triflate.

Ag-ESI法はイオン化の過程で加熱を含まない非常にソフトなイオン化方法のため、硫黄成分のみならず、極性レジンのようにヘテロ元素を多く含む画分であっても石油分子が会合した分布を高分子量側で観測することができる。Ag-ESI法の具体的な手法としては、例えば、3A+およびPoを含むメタノール/トルエン混合溶媒にAgトリフラートを添加して試料とし、2013 American Chimical Society, dx.doi/10.1021ef401897p, Energy Fuels, 2014, 28, 557-452に記載の手順に従い実施することができる。 Since the Ag-ESI method is a very soft ionization method that does not involve heating during the ionization process, it is possible to detect a distribution in which petroleum molecules are associated, not only in sulfur components but also in fractions containing many hetero elements such as polar resins. can be observed on the high molecular weight side. As a specific method of the Ag-ESI method, for example, Ag triflate is added to a methanol/toluene mixed solvent containing 3A+ and Po as a sample. , 28, 557-452.

本発明の一実施形態においては、試料から得られるイオン分子または擬イオン分子は、FT-ICR MS(フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴方式による質量分析)により測定される。FT-ICR MSにより得られたスペクトルを「FT-ICR 質量分析スペクトル」ともいう。FT-ICR MSにおいては、m/zの値を小数点第4位まで決定することができる。そのため、原子の同位体の存在をも考慮した精密な質量の数合わせを行うことにより、そのピークに帰属する分子の分子式を決定することができる。 In one embodiment of the present invention, ionic molecules or quasi-ionic molecules obtained from a sample are measured by FT-ICR MS (mass spectrometry using Fourier transform ion cyclotron resonance method). The spectrum obtained by FT-ICR MS is also referred to as "FT-ICR mass spectrometry spectrum." In FT-ICR MS, the value of m/z can be determined to the fourth decimal place. Therefore, by performing accurate mass calculations that also take into account the presence of atomic isotopes, it is possible to determine the molecular formula of the molecule that belongs to that peak.

また、本発明の好ましい実施形態によれば、FT-ICR MSにおいて、3A+およびPoについて、ESI法に加えて、大気圧光イオン化(APPI)法をさらに適用し、分子イオンまたは擬分子イオンを形成して、APPI法およびAg-ESI法により得られる情報を統合してもよい。APPI法が極性の低い芳香族成分を中心にイオン化をする一方、ESI法はイオン化可能な成分が芳香族分子に限らない。したがって、両者の検出に適する化合物の範囲は異なり、両データを統合することは、高精度の分析を行う上で有利である。したがって、本発明のより好ましい態様によれば、APPI法およびESI法に基づき特定される三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分に関する分子イオンまたは擬分子イオンの情報を統合する。 Further, according to a preferred embodiment of the present invention, in addition to the ESI method, an atmospheric pressure photoionization (APPI) method is further applied for 3A+ and Po in FT-ICR MS to form molecular ions or pseudomolecular ions. The information obtained by the APPI method and the Ag-ESI method may be integrated. While the APPI method ionizes mainly aromatic components with low polarity, in the ESI method, the ionizable components are not limited to aromatic molecules. Therefore, the range of compounds suitable for both detections is different, and integrating both types of data is advantageous in performing highly accurate analysis. Therefore, according to a more preferred embodiment of the present invention, information on molecular ions or quasi-molecular ions regarding the aromatic fraction having three or more rings and the polar resin fraction identified based on the APPI method and the ESI method is integrated.

APPI法では、例えば、試料をトルエン溶液に溶解させ、スプレーされた液体試料を300~400℃程度で加熱気化させ、FT-ICR MSに適用する。APPI法は、非特許文献1に記載の方法に準じて実施してもよい。APPI法は、無極性の芳香族分子をイオン化する上で有利に利用することができる。 In the APPI method, for example, a sample is dissolved in a toluene solution, the sprayed liquid sample is heated and vaporized at about 300 to 400° C., and then applied to FT-ICR MS. The APPI method may be carried out according to the method described in Non-Patent Document 1. The APPI method can be advantageously used to ionize nonpolar aromatic molecules.

また、本発明の一実施形態によれば、APPI法を併用する場合、測定対象に衝突誘起解離(Collision Induced Dissociation, CID)を適用することが好ましい。CIDを適用することは、測定対象中の会合分子ほぐし、単分子の分子量分布を観測することが好ましい。CIDを組み合わせて使用することは、会合分子を直接観測し、その組成の組み合わせを調べることにより、どのようなヘテロクラスが会合に関与するかの情報を取得し、より精度の高い分析結果を取得する上で有利に利用することができる。 Further, according to an embodiment of the present invention, when the APPI method is used in combination, it is preferable to apply collision induced dissociation (CID) to the measurement target. When applying CID, it is preferable to loosen the associated molecules in the measurement target and observe the molecular weight distribution of a single molecule. Using CID in combination allows us to directly observe the associated molecules and investigate their composition combinations, thereby obtaining information on what kind of heteroclasses are involved in the association and obtaining more accurate analysis results. It can be used to advantage.

ステップ(b-2):FT-ICR MSにおける三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分以外の画分についての、APPI法の実施(図1のS3)
また、本発明の一実施形態によれば、三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分以外の各画分の一部または全部についてAPPI法を適用し、前記各画分を構成する成分の分子イオンまたは擬分子イオンを形成する。
Step (b-2): Implementation of the APPI method on fractions other than the tricyclic or higher aromatic fraction and the polar resin fraction in FT-ICR MS (S3 in Figure 1)
Further, according to an embodiment of the present invention, the APPI method is applied to a part or all of each fraction other than the tricyclic or higher aromatic fraction and the polar resin fraction to constitute each of the fractions. Form molecular ions or quasi-molecular ions of the components.

APPI法が適用される三環以上の芳香族分(3A+)および極性レジン(Po)以外画分としては、例えば、飽和分(Sa)、アスファルテン(As)、1環芳香族分(1A)、2環芳香族分(2A)、多環芳香族レジン(PA)等が挙げられるが、好ましくは1環芳香族分(1A)、2環芳香族分(2A)である。APPI法は、1A、2A等において高濃度で存在する無極性の芳香族分子を高精度で検出する上で有利である。 Fractions other than tricyclic or higher aromatic components (3A+) and polar resin (Po) to which the APPI method is applied include, for example, saturated components (Sa), asphaltene (As), 1-ring aromatic components (1A), Examples include a two-ring aromatic component (2A) and a polycyclic aromatic resin (PA), but preferably a one-ring aromatic component (1A) and a two-ring aromatic component (2A). The APPI method is advantageous in detecting nonpolar aromatic molecules present in high concentrations in 1A, 2A, etc. with high precision.

なお、上述のS2ステップで説明した通り、APPI法とESI法を併用する場合には、APPI法は3A+およびPoにも適用してよく、本発明にはかかる態様も包含される。 Note that, as explained in step S2 above, when the APPI method and the ESI method are used together, the APPI method may be applied to 3A+ and Po, and the present invention also includes such an aspect.

また、本発明の好ましい態様によれば、飽和分(Sa)、アスファルテン(As)、多環芳香族レジン(PA)については、マトリックス支援レーザー脱離イオン化(Matrix-AssistedLaser Desoprtion Ionization:MALDI)法、直接レーザーイオン化(LDI:Laser Desoprtion Ionization:LDI)法を適用し、分子イオンまたは擬分子イオンを得ることができるが、LDI法を適用することがより好ましい。LDIは、高分子量および高沸点の分子(例えば、704℃+)をイオン化する上で有利に利用することができる。 Further, according to a preferred embodiment of the present invention, for saturation (Sa), asphaltene (As), and polycyclic aromatic resin (PA), Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI) method, Molecular ions or quasi-molecular ions can be obtained by applying a direct laser ionization (LDI) method, but it is more preferable to apply the LDI method. LDI can be advantageously utilized to ionize high molecular weight and high boiling point molecules (eg, 704° C.+).

また、本発明のより好ましい態様によれば、効率的なイオン化の観点から、飽和分(Sa)については、Ag-LDI法を適用し、分子イオンまたは擬分子イオンを得ることが好ましい。 According to a more preferred embodiment of the present invention, from the viewpoint of efficient ionization, it is preferable to apply the Ag-LDI method to the saturated component (Sa) to obtain molecular ions or quasi-molecular ions.

LDI法およびAg-LDI法は、例えば、Energy Fuel 2013、27,7348-7383の記載に準じて実施することができる。 The LDI method and the Ag-LDI method can be carried out, for example, according to the description in Energy Fuel 2013, 27, 7348-7383.

ステップ(c):FT-ICR MSよる分子イオンまたは擬分子イオンに対応する構造および濃度の特定(図1のS4)
FT-ICR MSにより、S3において得られる分子イオンまたは擬分子イオンに対応する構造および濃度を含む各画分組成情報を特定する。
Step (c): Identification of the structure and concentration corresponding to molecular ions or pseudomolecular ions by FT-ICR MS (S4 in Figure 1)
By FT-ICR MS, each fraction composition information including the structure and concentration corresponding to the molecular ion or pseudomolecular ion obtained in S3 is specified.

本発明の一実施形態によれば、FT-ICR MSは石油系に対する3つの化学情報レイヤーを通常提供することができる。第1のレベルは、ヘテロ原子クラス(または化合物クラス)、例えば、炭化水素(HC)、一硫黄分子(1S)、一窒素分子(1N)、二酸素分子(2O)、一窒素一酸素分子(1N1O)などである。第2のレベルは、Z数分布(または同族列分布)である。Zは、一般化学式CcH2c+ZNnSsOoの場合の水素欠損として定義される。Z数がより負になるほど、分子はより不飽和になる。他の一般に用いられる用語は、二重結合等価数(double bond equivalent)(DBE)と呼ばれる。典型的な石油系では、DBE=1-(Z-n)/2〔式中、nは、窒素原子の数である〕である。情報の第3のレベルは、各同族体の全炭素数分布または分子量分布である。化合物核構造が既知であれば、核の炭素数を引き算することにより、全アルキル側鎖情報を導出することが可能である。このような情報に基づき、FT-ICR MSによれば、測定試料から得られるイオンおよび擬イオン分子の構造および濃度を含む各画分組成情報を特定することが可能である。 According to one embodiment of the invention, FT-ICR MS can typically provide three chemical information layers for petroleum systems. The first level is the heteroatom class (or compound class), e.g., hydrocarbon (HC), monosulfur molecule (1S), mononitrogen molecule (1N), dioxygen molecule (2O), mononitrogen-oxygen molecule ( 1N1O), etc. The second level is the Z number distribution (or homolog distribution). Z is defined as the hydrogen deficiency in the general chemical formula CcH2c+ZNnSsOo. The more negative the Z number, the more unsaturated the molecule. Another commonly used term is called double bond equivalent (DBE). In a typical petroleum system, DBE=1-(Z-n)/2, where n is the number of nitrogen atoms. The third level of information is the total carbon number or molecular weight distribution of each congener. If the nuclear structure of a compound is known, total alkyl side chain information can be derived by subtracting the number of carbon atoms in the nucleus. Based on such information, according to FT-ICR MS, it is possible to specify information on the composition of each fraction, including the structure and concentration of ions and pseudoion molecules obtained from the measurement sample.

FT-ICR MSにおける分子イオンまたは擬分子イオンに対応する構造および濃度等の特定の詳細は、本出願人による特開2014-218643号公報および特表2020-502495号公報に基づいて実施することが可能である。 Specific details such as structures and concentrations corresponding to molecular ions or quasi-molecular ions in FT-ICR MS can be carried out based on Japanese Patent Application Publication No. 2014-218643 and Japanese Patent Application Publication No. 2020-502495 by the present applicant. It is possible.

ステップ(d):石油重質留分の組成を推定(図1のS5)
本発明の一実施形態によれば、ステップ(c)で得られた各画分組成情報に基づき、石油重質留分の組成を推定する。本ステップ、各画分組成情報を統合して、公知の演算プログラムを使用して石油重質留分の全組成の推算値を算出することができる。
Step (d): Estimate the composition of petroleum heavy fraction (S5 in Figure 1)
According to one embodiment of the present invention, the composition of the petroleum heavy fraction is estimated based on each fraction composition information obtained in step (c). In this step, the estimated value of the total composition of the petroleum heavy fraction can be calculated by integrating the composition information of each fraction and using a known calculation program.

ステップ(e):石油重質留分の組成を推定(図1のS6)
本発明の一実施形態によれば、石油重質留分の元素分析情報を補正因子として用いて、石油重質留分の組成の推定値を調整する。
Step (e): Estimate the composition of petroleum heavy fraction (S6 in Figure 1)
According to one embodiment of the invention, elemental analysis information of the petroleum heavy fraction is used as a correction factor to adjust the estimate of the composition of the petroleum heavy fraction.

各画分の元素組成は、ステップ(d)の石油重質留分の組成の推定値を最適化する際に、高精度で石油重質留分の全組成を推算するうえで補正因子として特に有利に利用することができる。補正因子として使用される元素組成は、好ましくは硫黄、窒素および酸素の組成である。また、補正因子は、より精度の高い推算値の補正の観点からは、硫黄原子を含み窒素原子を含まない複数の成分の量であることが好ましい。元素分析結果に基づき、補正因子を設けて石油重質留分の組成の推定値を最適化することは、例えば、後述する実施例で使用する公知の探索アルゴリズム(MATLAB等)に基づき実施することができる。 The elemental composition of each fraction is particularly useful as a correction factor in estimating the total composition of the petroleum heavy fraction with high accuracy when optimizing the estimate of the composition of the petroleum heavy fraction in step (d). It can be used to advantage. The elemental composition used as a correction factor is preferably that of sulfur, nitrogen and oxygen. Further, from the viewpoint of correcting the estimated value with higher accuracy, the correction factor is preferably the amount of a plurality of components that contain sulfur atoms and do not contain nitrogen atoms. Optimizing the estimated composition of the petroleum heavy fraction by providing a correction factor based on the elemental analysis results can be performed, for example, based on a known search algorithm (MATLAB, etc.) used in the examples described below. I can do it.

<石油重質留分の分析装置およびシステム>
次に、図2を参照して、本発明の石油重質留分の分析装置の一実施形態を説明する。図2は、実施形態の石油の脱硫率の推算装置の機能ブロック図である。
なお、図2では、情報の入力および出力を行うインタフェースの図示を省略している。
<Petroleum heavy fraction analysis equipment and system>
Next, with reference to FIG. 2, one embodiment of the petroleum heavy fraction analysis apparatus of the present invention will be described. FIG. 2 is a functional block diagram of the petroleum desulfurization rate estimation device according to the embodiment.
Note that in FIG. 2, illustration of an interface for inputting and outputting information is omitted.

本分析装置1は、画分提供部10と、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析(FT-ICR MS)20と、組成推定部30と、組成補正部40とを有している。 The analyzer 1 includes a fraction providing section 10, a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer (FT-ICR MS) 20, a composition estimating section 30, and a composition correcting section 40.

I.画分提供部
画分提供部10では、石油重質留分から、三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分を少なくとも含む複数の画分を分離する。画分提供部は、各画分の性質に応じて分離を実施しうるHPLC等の公知のカラムクロマトグラフィー装置により構成することができる。
I. Fraction Providing Unit The fraction providing unit 10 separates a plurality of fractions including at least a tricyclic or higher aromatic fraction and a polar resin fraction from the petroleum heavy fraction. The fraction providing unit can be configured with a known column chromatography device such as HPLC, which can perform separation according to the properties of each fraction.

II.FT-ICR MS
FT-ICR MS20は、イオン化部21と、各画分組成情報分析部22とから構成することができる。イオン化部21は、APPI法、Ag-ESI法、LDI法、およびAg-LDI法等の種類を選択できるように単数または複数のイオン化装置を備えていてもよく、イオン化装置は、シリンジ、ネブライザー(Nebulizer)、ベイポライザー(Vaporizer)、ランプ(UVランプ等)を備え、キャピラリー等によりFT-ICR MS21の本体部分の質量分析計に接続していてもよい。
II. FT-ICR MS
The FT-ICR MS 20 can be composed of an ionization section 21 and a fraction composition information analysis section 22. The ionization unit 21 may be equipped with one or more ionization devices such as APPI method, Ag-ESI method, LDI method, Ag-LDI method, etc., and the ionization device may include a syringe, a nebulizer ( The FT-ICR MS21 may be equipped with a vaporizer, vaporizer, lamp (UV lamp, etc.), and connected to a mass spectrometer in the main body of the FT-ICR MS21 via a capillary or the like.

また、各画分組成情報分析部22は、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計と、石油成分についての情報がデータベースとして格納された記憶部と、演算部とから構成することができ、質量分析計により取得された各成分の情報と、記憶部に格納された情報とに基づき、演算部において各成分の各分組成情報分析することがである。演算部および記憶部には、例えば、本出願人による特開2014-218643号公報および特表2020-502495号公報に記載のデータベースおよびプログラム(多成分凝集モデル(Multi-Component Aggregation Model:MCAM)、JACD (ジャックディー)(Juxtaposed Attributes for Chemical-structure Description)等)が記憶され、各画分の組成情報の分析が実施される。 Further, each fraction composition information analysis section 22 can be composed of a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer, a storage section in which information about petroleum components is stored as a database, and a calculation section. Based on the information on each component acquired by the method and the information stored in the storage section, the calculation section analyzes the composition information of each component. The calculation unit and the storage unit include, for example, the database and program (Multi-Component Aggregation Model: MCAM) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-218643 and Japanese Patent Application Publication No. 2020-502495 by the present applicant, JACD (Juxtaposed Attributes for Chemical-Structure Description), etc.) is stored, and the composition information of each fraction is analyzed.

III.組成推定部
全組成推定部30では、各画分組成情報分析部22から取得される各画分組成情報に基づき、石油重質留分の全組成を推定する。組成推定部は、公知の演算装置によって構成することができる。
III. Composition Estimation Unit The total composition estimation unit 30 estimates the total composition of the petroleum heavy fraction based on each fraction composition information obtained from each fraction composition information analysis unit 22. The composition estimating section can be configured by a known arithmetic device.

IV.組成推定部
組成推定部40では、全組成推定部30で取得した石油重質留分の全組成の推定値を、石油重質留分の元素分析情報を補正因子として用いて最適化する。組成推定部40は、元素分析情報を記憶する記憶部を有していてもよく、公知の演算装置によって構成することができる。全組成推定部と組成補正部とは、一つの演算装置により一体的に構成してもよい。
IV. Composition Estimating Unit The composition estimating unit 40 optimizes the estimated value of the total composition of the petroleum heavy fraction obtained by the total composition estimating unit 30 using the elemental analysis information of the petroleum heavy fraction as a correction factor. The composition estimating section 40 may include a storage section that stores elemental analysis information, and can be configured by a known arithmetic device. The total composition estimating section and the composition correcting section may be integrally configured by one arithmetic device.

また、本発明の一実施形態によれば石油重質留分の分析装置の各部は、一体的に構成していてよいが、各部を所望により別体として構成してもよい。このような独立した各部により石油重質留分の分析を実施する場合、分析装置は、石油重質留分の全組成を推算するシステムとして提供することができる。本明細書において、システムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものに限定されるものではない。 Further, according to one embodiment of the present invention, each part of the petroleum heavy fraction analysis apparatus may be constructed integrally, but each part may be constructed separately as desired. When analyzing a petroleum heavy fraction using such independent parts, the analyzer can be provided as a system for estimating the total composition of the petroleum heavy fraction. In this specification, a system is a logical collective configuration of a plurality of devices, and the devices of each configuration are not limited to being in the same housing.

したがって、本発明の別の態様によれば、石油重質留分の分析システムであって、
(a)石油重質留分から分離された、三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分を少なくとも含む複数の画分を準備する画分提供部、
(b)フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析(FT-ICR MS)において、各画分を構成する成分の分子イオンまたは擬分子イオンを形成するイオン化部であって、
三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分について、銀イオンの存在下でエレクトロスプレーイオン化法(ESI)法を適用し、かつ
三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分以外の画分の一部または全部について、大気圧光イオン化(APPI)法を適用する、イオン化部、
(c)FT-ICR MSにより、分子イオンまたは擬分子イオンの構造および濃度を含む各画分組成情報を特定する各画分組成情報分析部、および
(d)各画分組成情報に基づき、石油重質留分の組成を推定する組成推定部
を備えた、分析システムが提供される。
Therefore, according to another aspect of the invention, there is provided a system for analyzing petroleum heavy fractions, comprising:
(a) a fraction providing unit that prepares a plurality of fractions separated from petroleum heavy fractions, including at least a tricyclic or higher aromatic fraction and a polar resin fraction;
(b) In Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS), an ionization part that forms molecular ions or quasi-molecular ions of components constituting each fraction,
Electrospray ionization (ESI) method was applied to the aromatic fraction with three or more rings and the polar resin fraction in the presence of silver ions, and the aromatic fraction with three or more rings and the polar resin fraction were an ionization section that applies an atmospheric pressure photoionization (APPI) method to some or all of the fractions;
(c) Each fraction composition information analysis section that uses FT-ICR MS to identify the composition information of each fraction, including the structure and concentration of molecular ions or pseudomolecular ions, and (d) Based on the composition information of each fraction, An analysis system is provided that includes a composition estimator that estimates the composition of a heavy fraction.

<脱流率の推算コンピュータプログラム等>
本発明において、石油重質留分の分析システムの一連の処理は、ハードウェアまたはソフトウェア、またはこれらを複合した構成によって実行することができる。ソフトウェアによる処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させるか、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることができる。
<Computer program for estimating escape rate>
In the present invention, a series of processes of the petroleum heavy fraction analysis system can be executed by hardware, software, or a combination of these. When executing processing using software, a program that records the processing sequence can be installed and executed in the memory of a computer built into dedicated hardware, or the program can be installed on a general-purpose computer that can execute various types of processing. and execute it.

例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやROMに予め記録しておくことができる。また、プログラムは、フレキシブルディスク、CD-ROM、MOディスク、DVD、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的または永続的に格納(記録)しておくことができる。 For example, the program can be recorded in advance on a hard disk or ROM as a recording medium. Further, the program can be stored (recorded) temporarily or permanently in a removable recording medium such as a flexible disk, CD-ROM, MO disk, DVD, magnetic disk, or semiconductor memory.

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他に、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送したり、LAN、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送したりでき、コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスクなどの記録媒体にインストールすることができる。 In addition to installing programs on a computer from a removable recording medium as described above, programs can also be transferred wirelessly to a computer from a download site, or transferred to a computer by wire via a network such as a LAN or the Internet. Now, you can receive the program transferred in this way and install it on a recording medium such as an internal hard disk.

本発明の方法は、上記コンピュータプログラムを内部記憶装置に記憶したコンピュータで好適に実施することができる。 The method of the present invention can be suitably implemented by a computer that stores the computer program described above in its internal storage device.

また、本明細書に記載された各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるだけではなく、処理を実行する装置の処理能力や必要に応じて並列的にまたは個別に実行されてもよい。 Furthermore, the various processes described in this specification are not only executed in chronological order according to the description, but also may be executed in parallel or individually depending on the processing capacity of the device that executes the process and as necessary. .

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。 EXAMPLES The present invention will be explained below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

試料および試薬
Ag-ESI測定
超重質原油(AR)を7画分(Sa、1A、2A、3A+、Po、PA、As)に分画して得た3A+、Poを対象試料として選択した。メタノールとトルエンは市販品(いずれも富士フィルム和光純薬株式会社製HPLCグレード)を使用した。銀トリフラートは市販品(AgOTf、純度99%以上、シグマ・アルドリッチ・ジャパン合同会社製)を使用した。重質原油ARの画分サンプル(3A+、Po)はトルエン/メタノール混合溶媒(体積比1:1)に溶解させ、最終濃度を500μg/mLとし、AgOTfを50μg/mLの濃度で加えて測定溶媒とした。
APPI法
APPI測定でも超重質原油ARの3A+、Poを対象試料とし、トルエン(HPLCグレード)に溶解させて最終濃度を100μg/mLとした。
Samples and reagents
Ag-ESI measurement Ultra-heavy crude oil (AR) was fractionated into 7 fractions (Sa, 1A, 2A, 3A+, Po, PA, As), and 3A+ and Po were selected as target samples. Methanol and toluene were commercially available products (both HPLC grade manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). A commercially available silver triflate (AgOTf, purity 99% or higher, manufactured by Sigma-Aldrich Japan LLC) was used. The heavy crude oil AR fraction sample (3A+, Po) was dissolved in a toluene/methanol mixed solvent (volume ratio 1:1) to a final concentration of 500 μg/mL, and AgOTf was added at a concentration of 50 μg/mL to prepare the measurement solvent. And so.
APPI method
In the APPI measurement, ultra-heavy crude oil AR 3A+, Po was used as a target sample and dissolved in toluene (HPLC grade) to a final concentration of 100 μg/mL.

装置
調製した試料は12テスラの超電導マグネットを備えたFT-ICR MS(solariX 12T、ブルカージャパン株式会社製)に付属のAPPIソースとESIソースを組み合わせて測定した。測定した質量電荷比(m/z)の範囲は200~3000であり、4MWordの時間領域データを100~400回の範囲で積算してS/Nを向上させた。APPIとESIの測定はいずれも正イオンモードで実施した。また、いずれの場合も外部標準試薬(APCI、ESI Low Concentration Tuning Mix、アジレント・テクノロジー株式会社製)を用いたキャリブレーションを測定前に行った。試料溶液はシリンジポンプで送液し、送液速度はESIで180μL/h、APPIで400μL/hとした。なお、ESI測定は石油分子の二量体分布が観測されるほどソフトなイオン化方法のため、観測される多量体分布が消失する程度のエネルギーで衝突誘起解離を用いた測定も実施し、その結果を単量体の分布とした。
The prepared sample was measured using an FT-ICR MS (solariX 12T, manufactured by Bruker Japan Co., Ltd.) equipped with a 12 Tesla superconducting magnet using a combination of an attached APPI source and an ESI source. The range of the measured mass-to-charge ratio (m/z) was 200 to 3000, and the S/N was improved by integrating the time domain data of 4M words in the range of 100 to 400 times. Both APPI and ESI measurements were performed in positive ion mode. In each case, calibration using an external standard reagent (APCI, ESI Low Concentration Tuning Mix, manufactured by Agilent Technologies, Inc.) was performed before the measurement. The sample solution was delivered using a syringe pump, and the delivery rate was 180 μL/h for ESI and 400 μL/h for APPI. In addition, since ESI measurement is an ionization method so soft that the dimer distribution of petroleum molecules is observed, we also conducted measurements using collision-induced dissociation at an energy level that eliminates the observed multimer distribution. is the monomer distribution.

データ解析
ピーク検出、リキャリブレーションはComposer(Sierra Analytics社製)を用いて行った。試料はN、O、Sの3元素に関して元素分析を実施し、FT-ICR MSで検出される量との比較を行った。さらに、各ヘテロ原子クラスに関してDBE vs 炭素数のアバンダンス等高線図を作成するため、各元素組成(CnHhNnOoSs)に関してヘテロクラス(NnOoSs)やタイプ(DBE)、炭素数を集計した。
Data analysis peak detection and recalibration were performed using Composer (manufactured by Sierra Analytics). The sample was subjected to elemental analysis for the three elements N, O, and S, and comparisons were made with the amounts detected by FT-ICR MS. Furthermore, in order to create an abundance contour map of DBE vs. carbon number for each heteroatom class, the heteroclass (NnOoSs), type (DBE), and carbon number were aggregated for each elemental composition (CnHhNnOoSs).

例1:APPI法とAg-ESI法の比較
FT-ICR MSにおいて、APPI法またはAg-ESI法を用いた場合の検出感度の比較を実施した。
Example 1: Comparison of APPI method and Ag-ESI method In FT-ICR MS, a comparison of detection sensitivity was carried out when using the APPI method or the Ag-ESI method.

APPI法とAg-ESI法で観測した超重質原油の常圧残渣(AR)の3A+(芳香族3環以上)のヘテロクラス分布を以下の表1に従い比較した。 The heteroclass distributions of 3A+ (3 or more aromatic rings) in the atmospheric residue (AR) of ultra-heavy crude oil observed by the APPI method and the Ag-ESI method were compared according to Table 1 below.

結果は、図3に示される通りであった。
APPI法では1価のラジカルカチオンが主として観測される他、プロトン付加([H])によって1価正イオンとなったものが少量観測された。
一方で、Ag-ESI法ではAg+が付加した成分のみをデータ解析の対象とした。Ag-ESI法ではヘテロクラス(S原子を含みN原子を含まないクラス)の量が格段に増加している様子が確認された。
The results were as shown in FIG.
In the APPI method, monovalent radical cations were mainly observed, and a small amount of monovalent positive ions due to proton addition ([H]) were also observed.
On the other hand, in the Ag-ESI method, only the components to which Ag+ was added were subjected to data analysis. In the Ag-ESI method, it was confirmed that the amount of heteroclasses (classes containing S atoms but not containing N atoms) was significantly increased.

ヘテロクラスの内訳をAPPI法とAg-ESI法で比較すると、APPI法ではS原子を単独で含んだクラス(S、S2)が主として観測されている一方、Ag-ESI法ではこれらの他にO原子とS原子の両方を含んだクラス(OS、OS2)が高いアバンダンスで含まれていた。このことから、Ag-ESI法はAPPI法がアクセス困難なO原子とS原子を両方含む成分に関する情報を補うものとが考えられる。 Comparing the breakdown of heteroclasses between the APPI method and the Ag-ESI method, it is found that in the APPI method, classes containing only an S atom (S, S2) are mainly observed, while in the Ag-ESI method, in addition to these, O Classes containing both atoms and S atoms (OS, OS2) were included with high abundance. From this, it is thought that the Ag-ESI method supplements information regarding components containing both O atoms and S atoms, which is difficult to access using the APPI method.

APPI法とAg-ESI法で観測したARのPo(極性レジン)のヘテロクラス分布を比較した。結果は、図4に示される通りであった。
図4に示される通り、Ag-ESI法がO原子とS原子の両方を含むクラスを効率的にイオン化できる様子は極性成分を多く含むPoでさらに顕著であった。
The heteroclass distribution of AR Po (polar resin) observed by the APPI method and the Ag-ESI method was compared. The results were as shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the ability of the Ag-ESI method to efficiently ionize classes containing both O atoms and S atoms was even more remarkable for Po, which contains many polar components.

検出されるS化合物の範囲を分子の炭素数や不飽和度(Double bond equivalent, DBE)の観点で確認するため、図3で主成分に分類されたヘテロクラスのDBEプロットを作成し比較を行った。結果は、図5に示される通りであった。図5Aは、APPI法で観測した超重質原油AR_3A+のDBEプロットである。図5Bは、Ag-ESI法で観測した超重質原油AR_3A+のDBEプロットである。図5Cは、APPI法とAg-ESI法結果を統合した超重質原油AR_3A+のDBEプロットである。 In order to confirm the range of detected S compounds in terms of the number of carbon atoms in the molecule and the degree of unsaturation (Double bond equivalent, DBE), we created a DBE plot of the heteroclasses classified into main components in Figure 3 and compared them. Ta. The results were as shown in FIG. FIG. 5A is a DBE plot of ultra-heavy crude oil AR_3A+ observed by the APPI method. FIG. 5B is a DBE plot of ultra-heavy crude oil AR_3A+ observed using the Ag-ESI method. FIG. 5C is a DBE plot of ultra-heavy crude oil AR_3A+ that integrates the results of the APPI method and the Ag-ESI method.

DBEプロットは観測された全成分の総和でのカラーバーを基準にしてS含有クラスの分布を表示した。図5からわかるように、APPI法では炭素数が15~75程度、Ag-ESI法では15~70弱程度の範囲であり、両者の分子量範囲はほぼ同等であった。DBEの範囲を比較すると、APPI法ではDBEが4を下回る成分がほとんど検出できないが、Ag-ESI法ではこれらの成分が高い感度で検出できていることがわかる。APPI法はKrランプから照射される紫外線が10eVのため、芳香族1環(DBE=4)よりも低い不飽和度の分子をイオン化するのが原理的に困難となる。Ag-ESI法ではそのような制約が無く、低不飽和度のS化合物に関してもアクセス可能となっている。低不飽和度のS化合物の形態としては、原料油の場合はシクロアルカンにS原子がスルフィドの化学形態で含まれていることが考えられる。このことから、Ag-ESI法はスルフィドの形態を含んだS化合物に関する情報を補うことが考えられる。Ag-ESI法はDBE範囲の分布中心がDBE=8付近であるのに対し、APPI法はDBE=14付近となっており、DBE範囲の上限も5程度高い。APPI法はDBEの高い芳香族成分をAg-ESI法よりも効率的に観測している。このように、APPI法とAg-ESI法はそれぞれ互いを補う成分を含んでおり、両者のデータを統合することでS化合物検出範囲が拡大されると考えられる。図5Cには両者のデータを1つに統合して作成したS含有クラスのDBEプロットを示す。これにより、3A+とPoにおいてS化合物の検出範囲を広げ、検出感度を格段に向上した。 The DBE plot displayed the distribution of S-containing classes based on the color bar of the sum of all observed components. As can be seen from FIG. 5, the number of carbon atoms in the APPI method was in the range of about 15 to 75, and in the Ag-ESI method, it was in the range of about 15 to slightly less than 70, and the molecular weight ranges of both were almost the same. Comparing the DBE ranges, it can be seen that the APPI method can hardly detect components with a DBE of less than 4, but the Ag-ESI method can detect these components with high sensitivity. In the APPI method, since the ultraviolet rays emitted from the Kr lamp are 10 eV, it is theoretically difficult to ionize molecules with a lower degree of unsaturation than one aromatic ring (DBE=4). The Ag-ESI method does not have such restrictions, and even S compounds with a low degree of unsaturation can be accessed. As for the form of the S compound with a low degree of unsaturation, in the case of feedstock oil, it is considered that S atoms are contained in the cycloalkane in the chemical form of sulfide. From this, it is thought that the Ag-ESI method supplements information regarding S compounds containing the sulfide form. In the Ag-ESI method, the distribution center of the DBE range is around DBE=8, whereas in the APPI method, it is around DBE=14, and the upper limit of the DBE range is also about 5 higher. The APPI method observes aromatic components with high DBE more efficiently than the Ag-ESI method. In this way, the APPI method and the Ag-ESI method each contain components that complement each other, and it is thought that the S compound detection range will be expanded by integrating the data of both methods. FIG. 5C shows a DBE plot of the S-containing class created by integrating both data into one. This expanded the detection range of S compounds in 3A+ and Po, and significantly improved detection sensitivity.

APPI法とAg-ESI法、統合データからそれぞれ算出されるヘテロ原子の含有量を元素分析結果と比較したものを表2および表3に示す。これを見ると、APPI法におけるS元素量の過小評価は3A+よりもPoで顕著である。Ag-ESI法はPoにおいても元素分析結果を上回る感度でS化合物を検出している。N元素量を見ると、いずれのイオン化方法においても元素分析結果とほぼ一致している。O原子は元素分析結果では3A+で0.80wt%、Poでは3.00wt%も含まれているが、APPI法はこれを過小評価する結果となっている。このため、APPI法でS元素量が過小評価される一因として、O原子とS原子の両方を含む化合物を効率的にイオン化できていないことが考えられる。一方、Ag-ESI法はイオン化がS原子部分へのAg+付加で起こるため、O原子の有無にかかわらずS化合物が高い感度で検出できたものと推測される。 Tables 2 and 3 show a comparison of the heteroatom content calculated from the APPI method, Ag-ESI method, and integrated data, respectively, with the elemental analysis results. Looking at this, the underestimation of the amount of S element in the APPI method is more noticeable in Po than in 3A+. The Ag-ESI method detects S compounds even in Po with a sensitivity that exceeds the elemental analysis results. Looking at the amount of N element, in any ionization method, it almost agrees with the elemental analysis results. The elemental analysis results show that 3A+ contains 0.80 wt% of O atoms, and Po contains 3.00 wt%, but the APPI method underestimates this. Therefore, one reason why the amount of S element is underestimated by the APPI method is considered to be that a compound containing both O atoms and S atoms cannot be efficiently ionized. On the other hand, in the Ag-ESI method, ionization occurs by addition of Ag+ to the S atom moiety, so it is presumed that S compounds could be detected with high sensitivity regardless of the presence or absence of O atoms.

APPI法とAg-ESI法のデータを1つに統合したままでは、ヘテロクラスのアバンダンスは元素分析結果と整合のとれるものとはならない。特に、S量は感度が高く、O量は過小評価されている傾向がある。これらのヘテロクラスの補正因子を調節し、より整合のとれる結果へ近付けるために補正の検討を行った。具体的には次のように最適化計算を実施した。統合データのヘテロクラスを補正対象として図6のように各カテゴリーへ分類した。それらに補正因子を設けて元素分析結果との差異が最小となるような探索アルゴリズムをMATLABプログラム(MathWorks社)で作成した。 If the data from the APPI method and the Ag-ESI method are integrated into one, the heteroclass abundance will not be consistent with the elemental analysis results. In particular, the sensitivity of the amount of S is high, and the amount of O tends to be underestimated. We adjusted the correction factors for these heteroclasses and examined corrections in order to get closer to more consistent results. Specifically, optimization calculations were performed as follows. The heteroclass of the integrated data was classified into each category as shown in FIG. 6 as a correction target. A search algorithm was created using the MATLAB program (MathWorks Inc.) by providing correction factors for these and minimizing the difference from the elemental analysis results.

その際、少ない観測量が極端な拡大説明に用いられるような数値的偶然性を排除するため、補正因子の調節範囲は0.5~2とし、調節対象は各カテゴリーのアバンダンスで上位3つまでとした。以上が今回の最適化計算に適用した制約条件である。補正因子として使用しうるヘテロクラスの候補を示すグラフを図7に示す。また、超重質原油AR_3A+、Poで実施した最適化後の各元素量を比較したものを表4に示す。表4では、特に、3A+では、最適化後の結果が良い一致を示した。Poにおいても最適化の結果がより一致する傾向が確認された。 At this time, in order to eliminate numerical coincidences in which a small amount of observations is used for extremely expanded explanations, the adjustment range of the correction factor is set to 0.5 to 2, and the adjustment target is limited to the top three abundances of each category. And so. The above are the constraints applied to this optimization calculation. A graph showing heteroclass candidates that can be used as correction factors is shown in FIG. In addition, Table 4 shows a comparison of the amounts of each element after the optimization performed with the ultra-heavy crude oil AR_3A+ and Po. In Table 4, especially for 3A+, the results after optimization showed good agreement. It was confirmed that the optimization results tended to be more consistent in Po as well.

上記と全く同様の最適化計算の比較を、超重質原油ARの脱硫生成油から得た3A+、Poで比較したものを表5に示す。生成油の場合も一致の程度は原料と同様の傾向を示しており、上記のような補正であってもヘテロクラスのアバンダンスが元素分析で観測される量とある程度整合のとれる量へ調節できることが示された。 Table 5 shows a comparison of the same optimization calculations as above for 3A+ and Po obtained from the desulfurized oil of ultra-heavy crude oil AR. In the case of produced oil, the degree of agreement shows the same tendency as the raw material, and even with the above correction, the heteroclass abundance can be adjusted to an amount that is consistent to some extent with the amount observed in elemental analysis. It has been shown.

上記イオン化方法の検討では、APPI法とAg-ESI法を組み合わせることにより包括的なS化合物の検出範囲を実現し、さらにヘテロクラスの補正因子を補正することによりバルクの元素分析結果へより整合する結果を算出した。APPI法はS原子とO原子の両方を過小評価していることが分かったが、APPI法で測定すると脱硫生成油ではS原子を単独で含むクラス(SやS2)が減少する一方、S原子とO原子の両方を含んだクラスはこれらに比べて難脱のため生成油中に残り、さらにAPPI法でのアクセスが困難だったためS量(とO量)の過小評価が起こったことが推察される。Ag-ESI法はこれらのヘテロクラスを補うことのできるイオン化方法であることが分かった。 In the study of the above ionization method, we achieved a comprehensive detection range for S compounds by combining the APPI method and the Ag-ESI method, and further matched the bulk elemental analysis results by correcting the heteroclass correction factor. The results were calculated. It was found that the APPI method underestimates both S atoms and O atoms, but when measured by the APPI method, classes containing only S atoms (S and S2) decrease in desulfurized oil, while S atoms It is inferred that classes containing both S and O atoms remained in the produced oil because they were more difficult to remove than these, and that the S content (and O content) was underestimated because it was difficult to access using the APPI method. be done. It was found that the Ag-ESI method is an ionization method that can compensate for these heteroclasses.

以上の結果から、3環以上の芳香族分や極性レジンの画分においてS化合物の検出感度が向上し、さらに芳香環を持たない低不飽和度のS化合物(スルフィド)にも本法がアクセス可能であることが判明した。また、APPI法が効率的に検出のできないO原子とS原子を両方含んだ化合物も高い感度で検出可能であることが確認された。APPI法とAg-ESI法の結果を組み合わせて従来よりもS化合物の検出範囲を広げ、その上でヘテロクラスの補正因子を最適化することにより、バルクの元素分析結果と整合のとれる補正が可能であることが判明した。 From the above results, the detection sensitivity of S compounds is improved in aromatic components with 3 or more rings and polar resin fractions, and this method can also access S compounds with low unsaturation (sulfides) that do not have aromatic rings. It turns out it's possible. It was also confirmed that compounds containing both O and S atoms, which cannot be detected efficiently by the APPI method, can be detected with high sensitivity. By combining the results of the APPI method and the Ag-ESI method to expand the detection range of S compounds than before, and then optimizing the heteroclass correction factor, it is possible to perform corrections that are consistent with bulk elemental analysis results. It turned out to be.

Claims (14)

石油重質留分の分析方法であって、
(a)石油重質留分から分離された、三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分を少なくとも含む複数の画分を準備するステップ、
(b)フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析(FT-ICR MS)において、各画分を構成する成分の分子イオンまたは擬分子イオンを形成するステップであって、
前記三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分について、銀イオンの存在下でエレクトロスプレーイオン化法(ESI)法を適用し、かつ
前記三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分以外の画分の一部または全部について、大気圧光イオン化(APPI)法を適用するステップ
(c)前記FT-ICR MSにより、前記分子イオンまたは擬分子イオンの構造および濃度を含む各画分組成情報を特定するステップ、および
(d)前記各画分組成情報に基づき、石油重質留分の組成を推定するステップ
を少なくとも含んでなる、方法。
A method for analyzing petroleum heavy fractions, the method comprising:
(a) preparing a plurality of fractions separated from a petroleum heavy fraction, including at least a tricyclic or higher aromatic fraction and a polar resin fraction;
(b) a step of forming molecular ions or quasi-molecular ions of components constituting each fraction in Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS),
Electrospray ionization (ESI) method is applied to the aromatic fraction having three or more rings and the polar resin fraction in the presence of silver ions, and the aromatic fraction having three or more rings and the polar resin fraction (c) Applying the atmospheric pressure photoionization (APPI) method to some or all of the fractions other than the fractions (c) Using the FT-ICR MS, each fraction containing the structure and concentration of the molecular ion or pseudomolecular ion is A method comprising at least the steps of: identifying composition information; and (d) estimating the composition of a petroleum heavy fraction based on the composition information of each of the fractions.
ステップ(a)が、飽和分画分、単環芳香族分画分、二環芳香族分画分、三環以上の芳香族分画分、極性レジン画分および多環レジン画分を準備するステップである、請求項1に記載の方法。 Step (a) provides a saturated fraction, a monocyclic aromatic fraction, a bicyclic aromatic fraction, a tricyclic or higher aromatic fraction, a polar resin fraction, and a polycyclic resin fraction. 2. The method of claim 1, wherein the method is a step. ステップ(b)における前記銀イオンが、銀塩の形態で適用される、請求項1または2に記載の方法。 3. A method according to claim 1 or 2, wherein the silver ions in step (b) are applied in the form of a silver salt. ステップ(b)における前記銀塩が、銀トリフラートである、請求項3に記載の方法。 4. The method of claim 3, wherein the silver salt in step (b) is silver triflate. ステップ(b)が、FT-ICR MSにおいて、前記三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分について、APPI法を適用するステップをさらに含んでなる、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。 Any one of claims 1 to 4, wherein step (b) further comprises a step of applying an APPI method to the aromatic fraction having three or more rings and the polar resin fraction in FT-ICR MS. The method described in section. ステップ(b)が、前記各画分に対して衝突誘起解離を実施するステップを含んでなる、請求項1~5に記載の方法。 A method according to claims 1 to 5, wherein step (b) comprises performing collision-induced dissociation on each of the fractions. (e)石油重質留分の元素分析情報を補正因子として用いて、石油重質留分の組成の推定値を調整するステップをさらに含んでなる、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。 7. According to any one of claims 1 to 6, further comprising the step of: (e) adjusting the estimated composition of the petroleum heavy fraction using the elemental analysis information of the petroleum heavy fraction as a correction factor. Method described. 石油重質留分の分析装置であって、
(a)石油重質留分から分離された、三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分を少なくとも含む複数の画分を準備する画分提供部、
(b)フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析(FT-ICR MS)において、各画分を構成する成分の分子イオンまたは擬分子イオンを形成するイオン化部であって、
前記三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分について、銀イオンの存在下でエレクトロスプレーイオン化法(ESI)法を適用し、かつ
前記三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分以外の画分の一部または全部について、大気圧光イオン化(APPI)法を適用する、分析部、
(c)前記FT-ICR MSにより、前記分子イオンまたは擬分子イオンの構造および濃度を含む各画分組成情報を特定する各画分組成情報分析部、および
(d)前記各画分組成情報に基づき、石油重質留分の組成を推定する組成推定部
を備えた、分析装置。
A petroleum heavy fraction analysis device,
(a) a fraction providing unit that prepares a plurality of fractions separated from petroleum heavy fractions, including at least a tricyclic or higher aromatic fraction and a polar resin fraction;
(b) In Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS), an ionization part that forms molecular ions or quasi-molecular ions of components constituting each fraction,
Electrospray ionization (ESI) method is applied to the aromatic fraction having three or more rings and the polar resin fraction in the presence of silver ions, and the aromatic fraction having three or more rings and the polar resin fraction an analysis section that applies an atmospheric pressure photoionization (APPI) method to some or all of the fractions other than the fractions;
(c) each fraction composition information analysis unit that specifies each fraction composition information including the structure and concentration of the molecular ion or pseudomolecular ion by the FT-ICR MS; and (d) each fraction composition information An analysis device equipped with a composition estimating section that estimates the composition of petroleum heavy fractions based on the above information.
(e)石油重質留分の元素分析情報を補正因子として用いて、石油重質留分の組成の推定値を調整する全組成補正部をさらに備えた、請求項8に記載の分析装置。 The analyzer according to claim 8, further comprising: (e) a total composition correction section that adjusts the estimated value of the composition of the petroleum heavy fraction using elemental analysis information of the petroleum heavy fraction as a correction factor. 石油重質留分の分析システムであって、
(a)石油重質留分から分離された、三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分を少なくとも含む複数の画分を準備する画分提供部、
(b)フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析(FT-ICR MS)において、各画分を構成する成分の分子イオンまたは擬分子イオンを形成するイオン化部であって、
前記三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分について、銀イオンの存在下でエレクトロスプレーイオン化法(ESI)法を適用し、かつ
前記三環以上の芳香族分画分および極性レジン画分以外の画分の一部または全部について、大気圧光イオン化(APPI)法を適用する、イオン化部、
(c)前記FT-ICR MSにより、前記分子イオンまたは擬分子イオンの構造および濃度を含む各画分組成情報を特定する各画分組成情報分析部、および
(d)前記各画分組成情報に基づき、石油重質留分の組成を推定する組成推定部
を備えた、分析システム。
A petroleum heavy fraction analysis system,
(a) a fraction providing unit that prepares a plurality of fractions separated from petroleum heavy fractions, including at least a tricyclic or higher aromatic fraction and a polar resin fraction;
(b) In Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS), an ionization part that forms molecular ions or quasi-molecular ions of components constituting each fraction,
Electrospray ionization (ESI) method is applied to the aromatic fraction having three or more rings and the polar resin fraction in the presence of silver ions, and the aromatic fraction having three or more rings and the polar resin fraction An ionization section that applies an atmospheric pressure photoionization (APPI) method to some or all of the fractions other than the fractions;
(c) each fraction composition information analysis unit that specifies each fraction composition information including the structure and concentration of the molecular ion or pseudomolecular ion by the FT-ICR MS; and (d) each fraction composition information An analysis system equipped with a composition estimation section that estimates the composition of petroleum heavy fractions based on
(e))石油重質留分の元素分析情報を補正因子として用いて、石油重質留分の組成の推定値を調整する全組成補正部をさらに備えた、請求項10に記載の分析システム。 The analysis system according to claim 10, further comprising: (e)) a total composition correction section that adjusts the estimated value of the composition of the petroleum heavy fraction by using the elemental analysis information of the petroleum heavy fraction as a correction factor. . 請求項1~7のいずれか一項に記載の方法、請求項8もしくは9に記載の装置、または請求項10もしくは11に記載のシステムを実行させるためのコンピュータプログラム。 A computer program for executing the method according to any one of claims 1 to 7, the apparatus according to claim 8 or 9, or the system according to claim 10 or 11. 請求項12に記載のコンピュータプログラムを記録した記録媒体。 A recording medium recording the computer program according to claim 12. 請求項12に記載のコンピュータプログラムを内部記憶装置に記憶したコンピュータ。 A computer storing the computer program according to claim 12 in an internal storage device.
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