• Facebook
  • Instagram
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Link til Klimateknologi

Kemiteknik21. 02. 2023 | heidit

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

Kemiteknik21. 02. 2023 By heidit

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: Kemiteknik

Seneste nyt fra redaktionen

Nobel-prisen i kemi delt i tre – for opdagelsen og fremstillingen af kvanteprikker

BranchenytTop04. 10. 2023

Årets Nobelpris i kemi blev delt i tre, men alle tre dele skal sendes til USA, og de tre prismodtagere får den for opdagelsen og fremstillingen af kvanteprikker, også kendt under deres engelske navn, quantum dot. De tre modtagere er: Moungi Bawendi (Massachusetts Institue of Technology (MIT),

Tidobler kapacitet på anlæg til inaktivering af mikroorganismer via UV-lys

BiokemiFødevarekemi03. 10. 2023

Danske Lyras, hvis erstatning for pasteurisering sparer 60 til 80 procent vand og 60 til 90 procent energi i forhold til pasteurisering, lancerer nu sit hidtil største anlæg til raslysering. Anlægget Raslysation Castor tidobler mængden af væske, der behandles i forhold til Lyras’ tidligere anlæg.

Verdens hurtigste mutation har gjort sexlivet hos fårekyllingerne på Hawaii mere stille

Branchenyt02. 10. 2023

Når en fårekylling-han på Hawaii skulle imponerede en hun, sang han med sine vinger, fuldstændig som man kender det fra vores græshopper. Sangen havde dog en utilsigtet effekt, og har resulteret i det, som måske er en verdens hurtigste mutationer - og som i øvrigt har gjort sexlivet for

PFAS i byggeriet – en mulig kilde til miljøforurening

AktueltKlima og miljø02. 10. 2023

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2023 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Læs originalartiklen her Af Jane Vaagelund Eriksen, Medico Kemiske Laboratorium ApS Forekomsten af PFAS i miljøet er blevet stærkt belyst i medierne i løbet af de sidste år.

11 kvante-initiativer skal bringe Danmark helt i front indenfor superteknologien

AktueltBranchenyt28. 09. 2023

Verden står lige på nippet at træde ind en tidsalder, hvor kvanteteknologien kan vende op og ned på meget af den hverdag, som vi kender i dag. Kvante-området bliver også omtalt som superteknologi, da det besidder enorme potentialer, og med det som baggrundtæppe, at regeringen har lanceret

God til forskning – men Greater Copenhagen halter efter på pengesiden

BranchenytEnergi25. 09. 2023

Samarbejdsorganisationen Greater Copenhagen, der omfatter Skåne, Halland, Sjælland og Hovedstaden samt de tilhørende 85 kommuner, er kommet langt i at markere sig på forskningsområdet, ikke mindst inden det grønne område. Til gengæld viser en ny analyse, som organisationen selv har iværksat, at

694 potentielt skadelige tilfælde af polymedicin afsløret i et nyt kæmpestudie

AktueltMedicinalkemi25. 09. 2023

Begrebet Polymedicin dækker over, at en patient får mere end én slags medicin. Og det behøver der ikke være noget galt i. Omvendt kan forskellige medicintyper spille sammen på en uheldig måde, der kan betyde alt fra genindlæggelse, længere hospitalsophold - eller ligefrem dødsfald. Nu har et nyt

Ny teknologi skal fjerne parasitter i sildemaden

AktueltFødevarekemi25. 09. 2023

Med 5,5 mio. kroner i tilsagn vil et nyt GUDP-projekt udvikle en teknologi til automatisk detektion og fjernelse af fiskeparasitter i hvidfisk; en opgave, der i dag foretages manuelt. Når projektet i mål, er der lagt op til bedre ressourceudnyttelse og mindre madspild. De danske fiskebestande

De legesyge, selvsikre og skæve mænd vinder talent-konkurrencen på universiteterne

BranchenytTop25. 09. 2023

Det kan godt være, at 12 tals-pigerne suser gennem gymnasiet, og efterladerne drengene lidt fortabte tilbage, men på de naturvidenskabelige videregående uddannelser er det derimod de mandlige studerende, der løber af med sejren, når man udpeger de mest talentfulde. Og det er ikke fordi de

Færre gamle brændeovne og et nyt varslingssystem skal være med til at sikre bedre luft i København

EnergiKlima og miljø25. 09. 2023

I København er der registeret omkring 2.300 brændeovne, der er fra før 2008. De kan se frem ti t blive smidt på porten senere på året. Beslutningen er en del af budgetaftalen, der også indeholder andre tiltag, der skal sikre end bedre luft i landets hovedstad. Således vil man fastholde driften af

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





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

/Nyheder

  • DENIOS ApS

    Fire lithiumbrande på en måned: Dét var årsagen

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Perfekt fastholdelse med moderne vakuumteknologi

  • Mikrolab Aarhus A/S

    Mød Mikrolab’s CarryTherm

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Familiefestival i Maulburg

  • DENIOS ApS

    Spar på energiforbruget, når du varmebehandler dine medier

  • LABDAYS – Fagmesse for Laboratorieteknik

    TAK FOR BESØGET…

  • DENIOS ApS

    NYHED: Spar plads i din opbevaring med én ændring

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Busch demonstrer den nyeste teknologi indenfor Analytics og R&D på LabDays 2023

  • DENIOS ApS

    Skån din ryg med to redskaber, når du arbejder med farlige medier

  • LABDAYS – Fagmesse for Laboratorieteknik

    Kom til Aarhus 13 og 14 September

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Nobel-prisen i kemi delt i tre – for opdagelsen og fremstillingen af kvanteprikker

    04.10.2023

  • Tidobler kapacitet på anlæg til inaktivering af mikroorganismer via UV-lys

    03.10.2023

  • Verdens hurtigste mutation har gjort sexlivet hos fårekyllingerne på Hawaii mere stille

    02.10.2023

  • PFAS i byggeriet – en mulig kilde til miljøforurening

    02.10.2023

  • 11 kvante-initiativer skal bringe Danmark helt i front indenfor superteknologien

    28.09.2023

  • God til forskning – men Greater Copenhagen halter efter på pengesiden

    25.09.2023

  • 694 potentielt skadelige tilfælde af polymedicin afsløret i et nyt kæmpestudie

    25.09.2023

  • Ny teknologi skal fjerne parasitter i sildemaden

    25.09.2023

  • De legesyge, selvsikre og skæve mænd vinder talent-konkurrencen på universiteterne

    25.09.2023

  • Færre gamle brændeovne og et nyt varslingssystem skal være med til at sikre bedre luft i København

    25.09.2023

  • Moderna arbejder videre med mRNA-medicin

    18.09.2023

  • LabDays var atter et stort trækplaster for branchen som mødtes i Aarhus

    18.09.2023

  • Powtec 2023

    18.09.2023

  • På vej mod Danmarks første professor i Citizen Science

    15.09.2023

  • Hænger dårligt indeklima sammen med smitte af fx Covid-19?

    11.09.2023

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