• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik21. 02. 2023 | Heidi Thode

Genindvinding og forbedret rensning af H2S scavenger ved offshore olie- og gasproduktion

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik21. 02. 2023 By Heidi Thode

En ny proces baseret på nanofiltrering og hydrotermisk oxidation kan genindvinde ikke-forbrugte triazinbaserede kemikalier brugt til H2S-fjernelse og rense permeatet, inden det udledes til havmiljøet.

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 1, 23 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Læs originalartiklen her

Af Jens Muff, Alaa Khalil, Nikolaos Montesantos og Marco Maschietti, Section of Chemical Science and Engineering, Department of Chemistry and Bioscience, Aalborg University

Svovlbrinte (H2S) er et ekstremt giftigt, brændbart og korrosivt stof, som findes i den blanding af gas, olie og vand, som indvindes fra undergrunden i forbindelse med produktion af olie og naturgas. Til beskyttelse af rør og installationer mod korrosion, samt for sikkerheds- og miljømæssige hensyn skal koncentrationen af H2S i naturgas reduceres, typisk til under 4 ppm. I offshore olie- og gasproduktion fjernes H2S ofte ved injektion af kemikalier, kaldet H2S scavengers, som omdanner H2S til væsentligt mindre skadelige stoffer. Typisk tilsættes den anvendte scavenger i naturgasstrømmen nedstrøms den primære gas-olie-vand separation (processen er skitseret i figur 1a).
Den H2S scavenger, der bruges i den danske del af Nordsøen, er en basisk vandig opløsning (30-60 wt%) af 1,3,5-tris-(2-hydroxyethyl)-hexahydro-s-triazin (HET). Opløsningen dispergeres i naturgassen, hvorefter H2S absorberes i dråberne og reagerer med HET i vandfasen (scavenging-reaktionen med HET er vist i figur 2). Det alment accepterede reaktionsforløb er to på hinanden efterfølgende substitutioner af nitrogen med svovl i triazin-ringen ved frigivelse af et mono-ethanolamin (MEA) molekyle for hvert trin.
HET, MEA og 5-(2-hydroxyethyl)hexahydro-1,3,5-dithiazin (DTZ) kan findes i industrielle prøver efter reaktionen (såkaldt spent scavenger), mens mellemproduktet 3,5-bis-(2-hydroxyethyl)hexahydro-1,3,5-thiadiazin (TDZ) typisk ikke kan detekteres.
Industriel praksis er at tilsætte HET i stort støkiometrisk overskud for at forøge reaktionshastigheden og sikre, at H2S elimineres. Det betyder, at den vandfase, der separeres fra naturgassen nedstrøms injektionspunktet, indeholder væsentlige mængder ikke-reageret (unspent) HET (93-123 g/L målt i fem forskellige prøver) og reaktionsprodukterne DTZ (17-47 g/L) og MEA (30-40 g/L) (spent scavengers), hvilket udgør en karakteristisk spildevandsstrøm meget høj i COD (op til 320 g/L) [1]. Selvom volumenet af denne strøm er lille i forhold til den totale mængde af produceret vand, er håndteringen problematisk på grund af risiko for udfældninger forårsaget af potentiel polymerisering af DTZ [2]. Det er derfor ikke ualmindeligt, at denne spildevandsstrøm udledes ubehandlet til recipienten på grund af manglende brugbare alternativer.
HET er i forbindelse med brug offshore klassificeret som værende et såkaldt ”gult” kemikalie (jf. the Harmonized Offshore Chemical Notification Format), hvilket betyder, at kemikaliet generelt kan udledes, selvom det kan udgøre en risiko for havmiljøet. HET er desuden et dyrt kemikalie, og op til 50 procent af de samlede omkostninger til kemikalieforbrug offshore går til H2S scavenging. Der er dermed både et miljømæssigt og et økonomisk incitament til at genindvinde og recirkulere ikke reageret triazin (unspent scavenger) og rense den resterende spildevandsstrøm.
I forskningsprojektet ZeroH2S, som er støttet af forskningscenteret Danish Offshore Technology Centre, har vi demonstreret proof-of-concept for en proces, hvor en væsentlig del af HET genindvindes fra spildevandsstrømmen ved nanofiltrering, og hvor permeatet fra filtreringen renses ved hydrotermisk oxidation (processen er skitseret i figur 1b).

Genindvinding af HET
Screening af et udvalg af kommercielt tilgængelige nanofiltreringsmembraner og en lavtryks omvendt osmose membran viste, at den udbredte NF270 nanofiltreringsmembran fra Filmtech ved et recovery på 50 procent og en permeabilitet på 0,45 LMH/bar kan tilbageholde HET med ~71 procent, mens der ingen målbar tilbageholdelse (< 0,5 procent) er af det primære reaktionsprodukt DTZ [3,4] (se figur 3a).
Filtreringstest over 24h giver en stabil flux (figur 3b), som stemmer overens med den lave ledningsevne for spildevandet, der kun indeholder få ioner i lave koncentrationer, og således har et lavt fouling- og scalingpotentiale, når DTZ filtreres fra. Igangværende forskning undersøger, hvorvidt separationen af HET fra DTZ kan forbedres ved at modificere nanofiltreringsmembranen. Indtil videre har ændring af membranens tykkelse kunne forøge permeabiliteten op til 6 LMH/bar og bibeholde næsten samme separation af HET og DTZ [4], og der arbejdes videre med at undersøge effekten af forskellige additiver til membranens filtreringslag.

Rensning af permeat
Hydrotermisk oxidation er en vandrensningsteknologi, hvor tryksat atmosfærisk luft eller anden ilt-kilde bruges som oxidationsmiddel i en proces under forhøjet temperatur og tryk. Den hydrotermiske oxidation kan afhængig af temperatur, tryk og reaktionstid reducere COD i spildevandet op til 98 procent (se figur 4a).
Ved en for processen forholdsvis lav temperatur (200°C) og moderat tryk (80 bar) blev COD reduceret 43 procent i løbet af 10 minutter, mens nærkritiske betingelser (temperatur: 350°C; tryk: 230 bar) reducerede COD med 80 procent [1]. Øget reduktion blev fundet ved længere reaktionstid, og spildevandets hovedbestanddele, HET, DTZ og MEA, blev omdannet inden for 1 minut. Oxidationsprocessen resulterede i fuldstændig mineralisering af organisk nitrogen og sulfat til primært ammonium og sulfat. Slutprodukter fra reaktionen er desuden molekylært nitrogen (N2) og kuldioxid. Resterende kulstof (4-8 procent udbytte baseret på kulstofbalancen) er som mellemprodukter bundet i kortkædede bionedbrydelige karboxylsyrer såsom myresyre, ravsyre og eddikesyre, hvor fordelingen afhænger af reaktionsbetingelserne (se figur 4b [1]). Også som mellemprodukter identificeres pyradiner og pyraziner i lave koncentrationer, der dog ligeledes nedbrydes ved øget reaktionstid. Sammenlignet med det ubehandlede spent scavenger spildevand reducerer den hydrotermiske rensning spildevandets økotoksisitet overfor bakterier med mere end 91 procent og mellem 48 til 86 procent overfor alger, igen afhængig af reaktionsbetingelser [5].

Potentialet
Processen er dokumenteret i laboratoriet, og de detaljerede data kan findes i artiklerne i referencelisten. Næste skridt er at demonstrere processen i pilotskala, hvilket der, i samarbejde med det danske firma Aquarden, som er specialiseret i højtryks- og højtemperatur (HTHP)-processer, søges støtte til, kan ske i 2023-24. Samtidig skal scavening-potentialet af HET-koncentratet fra membranfiltreringen undersøges, og membranens egenskaber videreudvikles, så separationen af HET fra DTZ forøges. På sigt er målet, at forbruget af kemikalier til offshore fjernelse af H2S reduceres væsentligt til gavn for både miljø, i form af reduceret udledning af kemikalier til havmiljøet og mindsket CO2-aftryk til kemikalietransport og færre udgifter til kemikalier for operatørerne.

E-mail:
Jens Muff: jm@bio.aau.dk

Referencer
1. Montesantos, N., Nikbakht Fini, M., Muff, J., & Maschietti, M. (2022). Proof of concept of hydrothermal oxidation for treatment of triazine-based spent and unspent H2S scavengers from offshore oil and gas production. Chemical Engineering Journal, 427, [131020]. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131020.
2. Wylde, J.J., Taylor, G.N.,Sorbie, K.S., Samaniego, W.N., (2020) Formation, chemical characterization and oxidative dissolution of amorphous polymeric dithiazine (apDTZ) during the use of the H2S scavenger monoethanolamine-triazine, Energy Fuels 34 (8), 9923-9931, https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c01402.
3. Nikbakht Fini, M., Montesantos, N., Maschietti, M., & Muff, J. (2021). Performance evaluation of membrane filtration for treatment of H2S scavenging wastewater from offshore oil and gas production. Separation and Purification Technology, 277, [119641]. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119641.
4. Khalil, A., Montesantos, N., Maschietti, M., & Muff, J. (2022). Facile fabrication of high performance nanofiltration membranes for recovery of triazine-based chemicals used for H2S scavenging. Journal of Environmental Chemical Engineering, 10(6), [108735]. https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.108735.
5. Montesantos, N., Skjolding, L.M., Baun, A., Muff, J. & Maschietti, M. (2023). Reducing the environmental impact of offshore H2S scavenging wastewater via hydrothermal oxidation. Water Research, 230, [119507]. https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.119507.

Skrevet i: Artikler fra Dansk Kemi, Kemiteknik

Seneste nyt fra redaktionen

Chemical ionization mass spectrometry in atmospheric studies

Analytisk kemiArtikler fra Dansk KemiTop09. 05. 2025

Advances in chemical ionization mass spectrometry can improve our understanding of atmospheric composition. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Varun Kumar, Institut for

Gamle processer, nye muligheder: Nyt kemisk-biologisk koncept til CO2-fangst og omdannelse

AktueltArtikler fra Dansk KemiBioteknologi02. 05. 2025

Oldgamle CO2-ædende mikroorganismer kan fange CO2 direkte fra skorstensrøg og omdanne kulstoffet til grønne molekyler. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Mads Ujarak Sieborg1 og

Atmosfærisk transport af PFAS til Højarktis

AktueltArtikler fra Dansk KemiKlima og miljø28. 04. 2025

Tilstedeværelsen af PFAS-forbindelser skyldes ikke kun lokale kilder, men de kan langtransporteres i luften til selv meget fjerntliggende arktiske egne. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen

Biotek-firma bag fedme-medicin på tabletform har lagt en klar plan om samarbejde eller opkøb

AktueltMedicinalkemi21. 04. 2025

I dag er det frem med nålen, hvis man er i behandling med diverse former for fedme-medicin. Det hæmmer imidlertid udbredelsen på specielt asiatiske og afrikanske markeder, hvor der er en udtalt nålefobi. Derfor arbejder det danskstiftede biotekselskab Pila Pharma med at få udvikle deres

Dansk virksomhed vil vende produktionen af ammoniak på hovedet – ned i en lille container

AktueltBioteknologiFødevarekemi07. 04. 2025

NitroVolt, en dansk biotech-virksomhed, vil vende produktionen af ammoniak på hovedet. I stedet for den velkendte løsning, der bygger på den energitunge Haber-Bosch-proces, vil produktionen nu foregå i en container, der fx kan stå direkte ude hos en landmand. Ammoniak til kunstgødning er en slags

En EU-historie om nomenklatur – og ginseng til hunde, katte og heste!

AktueltArtikler fra Dansk KemiHistorisk kemi01. 04. 2025

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 6, 2024 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Læs originalartiklen her Nomenklaturudvalget får indimellem henvendelser om dansk kemisk nomenklatur fra de oversættere i EU, hvis opgave det er at oversætte EU-lovgivning på

Tysk elektrolyseanlæg er som det første i verden blevet integreret direkte i kemisk produktion

AktueltEnergi31. 03. 2025

Efter en byggeperiode på omkring to år, er BASF nye 54 megawatt elektrolyseanlæg blevet indviet. Udover at være Tyskland største, med en kapacitet til at producere op til 8.000 ton grøn brint årligt, skriver det også historie på et andet område. Brinten skal primært anvendes som råmateriale i

Dansk innovation blander sig i toppen over lande med de fleste patentansøgninger

AktueltBranchenyt31. 03. 2025

Danske virksomheder er fortsat nogle af de mest aktive i Europa til at innovere. Det viser nye tal fra Den Europæiske Patentmyndighed, EPO, som udsteder patenter, der kan dække i op til 45 lande. Vestas, Novozymes og Danmarks Tekniske Universitet har leveret de største bidrag til, at Danmark kan

Ny grundbog tager studerende på videregående uddannelser ind i den basale kemi

Branchenyt26. 03. 2025

Hvad er kemi? Hvad er de teoretiske perspektiver ved kemi? Og hvordan påvirker kemi vores hverdagsliv? Det er udgangspunktet for en ny grundbog til de studerende på de videregående uddannelser, som giver en introduktion til almen, uorganisk og organisk kemi. Bogen gennemgår, hvordan stoffer,

Nedrivningsarbejdere i kontakt med PCB slipper med skrækken – kun lave niveauer i blodet

Arbejdsmiljø/IndeklimaKlima og miljø25. 03. 2025

Ingen alarm, men hold fokus på sikkerhed og hygiejne. Den besked blev givet til 62 medarbejdere, som forskere fra Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø (NFA) har fulgt over to år. Forskerne har undersøgt niveauerne af miljøgiften PCB i blodet hos nedrivere, der blandt andet har arbejdet

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • DENIOS ApS

    Ved du, hvornår det er tid til at vedligeholde, udskifte eller flytte dit opsamlingskar?

  • DENIOS ApS

    3 sikkerhedsfunktioner, du skal kigge efter på dit opsamlingskar

  • Holm & Halby

    VidensDage 2025: To dage i videnskabens og fremtidens tegn

  • Holm & Halby

    Holm & Halby deltager i Europe Biobank Week 2025

  • LABDAYS – Fagmesse for Laboratorieteknik

    LabDays – Almost sold out

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Busch på IFFA 2025: Vacuum Diagnostics til intelligente vakuumløsninger til kødforarbejdning

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    NYHED: IKA er tilbage med IKA Specials tilbudsavis

  • DENIOS ApS

    Glemmer du service? Her er konsekvenserne

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Vakuumsystemer: En guide til turn-key projekter

  • DENIOS ApS

    Tid til serviceeftersyn?

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Chemical ionization mass spectrometry in atmospheric studies

    09.05.2025

  • Gamle processer, nye muligheder: Nyt kemisk-biologisk koncept til CO2-fangst og omdannelse

    02.05.2025

  • Atmosfærisk transport af PFAS til Højarktis

    28.04.2025

  • Biotek-firma bag fedme-medicin på tabletform har lagt en klar plan om samarbejde eller opkøb

    21.04.2025

  • Dansk virksomhed vil vende produktionen af ammoniak på hovedet – ned i en lille container

    07.04.2025

  • En EU-historie om nomenklatur – og ginseng til hunde, katte og heste!

    01.04.2025

  • Tysk elektrolyseanlæg er som det første i verden blevet integreret direkte i kemisk produktion

    31.03.2025

  • Dansk innovation blander sig i toppen over lande med de fleste patentansøgninger

    31.03.2025

  • Ny grundbog tager studerende på videregående uddannelser ind i den basale kemi

    26.03.2025

  • Nedrivningsarbejdere i kontakt med PCB slipper med skrækken – kun lave niveauer i blodet

    25.03.2025

  • Styrkelse af nyfundet gen kan gøre kartoflen resistent over for svampeangreb

    24.03.2025

  • Fra forskning i nanosikkerhed til mere sikker håndtering af nanomaterialer i det danske arbejdsmiljø

    21.03.2025

  • Dansk forbud mod PFAS er lige på trapperne – indsigelsesfrist mod 2024-aftale er overskredet

    20.03.2025

  • Flere elbiler og mindre ammoniak kan nu måles i en form af en bedre luftkvalitet

    19.03.2025

  • Forskere står bag hybridost med 25 procent ærteprotein – men med samme smag og tekstur

    18.03.2025

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia A/S
Naverland 35
DK - 2600 Glostrup
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk
Privatlivspolitik
Cookiepolitik