Hvernig á að velja H2S- og merkaptanskaftaeyðari?

Að skilja H2S og merkaptan í hýdrokarbónkerfum

Tilvera H2S og merkaptan í náttúruolíu og náttúrugasi

Hvetnisúlfíð (H2S) ásamt ýmsum merkaptönum finnast náttúrulega í um 78 prósent öllum jarðolíudepósum og um 65% jarðgasvindlum. Þau myndast þegar smábærar lífrænar efni brotna niður eða með ferli sem felur í sér hita sem brotlagar sameindabind. Þessi súrefni efni tenda til að blanda sig auðveldlega inn í kolvetnagjöf. Súru jarðolíur innihalda oft H2S yfir 50 milljónunda hluta, sem gerir þá sérstaklega vandamál fyrir unnsluver. Það er hins vegar varðandi merkaptana að þessar sameindir hafa þau einkennandi þíólgrúpun sem við tölum svo mikið um í efnafræðitímum. Tilstaðan þeirra varierar frá um 10 til kannski jafn mikill 200 ppm, að mestu leyti háð því hvaða tegund berglags þeir eru staðsett í undir jörðu.

Giftavirkni, lykt og eyðingartilhneiging tengd notkun á H2S-merkaptanföngum

Útsetning fyrir vetnisúlfíð getur verið deadly jafnvel við 100 hluta á milljón af samruna. Merkaptaner eru samt önnur saga, þó að þeir séu samt nokkuð sterkir efni. Við getum í raunlíninn dvalið þeim við um 10 hluta á milljarð sem er um leið og að finna eina einustu dropa af vökva í öllum Olympíusundlaug. Þessi sameindir reka einnig mjög mikið á viðferðaraukaefni í rörum. Þær hröðva rotunartilvikum um 20 til 40 prósent vegna sýrumyndunar, og þetta veldur alvarlegum vandamálum hjá miðlungsrekendum sem eyða um 740 þúsund dollur á ári bara á að laga óvænt viðhaldsskerðingar samkvæmt rannsóknum Ponemon frá fyrra ári. Nýjustu öryggisrannsóknir sýna einnig að þegar fyrirtæki vinna ekki rétt með H2S, stendur ástarfsmönnum lang miklu hærri hættu á vettvangi. Hættan eykst átta sinnum frá venjulegri gildi samanborið við að vinna með sætan crude olíu.

Áhrif á niðurstöðuúrvinnslu og vöruqualitét

Þegar H2S er ekki rétt aflétt í vinnsluferlinu, þá eyðir það kreflum í refining á hraða sem er 30 til 50 prósent hærri en venjuleg slíting, sem mikið minnkar framleiðslugetu kerfanna okkar. Síðan er til viðbótar vandamál með merkaptana sem enda í tilbúnum brenniefnum. Þessi sameindir lækka oktansölu um 2 til 3 stig og brjóta EPA-reglugerðir varðandi takmarkanir á súrefni, sérstaklega 15 parts per million (ppm) markmiðið, sem ekki má fara yfir án alvarlegra refsinga. Á petroefnaframleiðslusvæðum veldur óæskilegum mengunarefnum einnig vandamálum í vöxpunaraðgerðum. Það sem gerist er í raun einfalt – þegar ekki fer eins og áætlað var í vöxpunaraðgerðunum, fáum við aukna magn af afbrigði vöru á hverju ári. Tölur úr iðjunni gefa til kynna að átt milli 12 og 18 prósent aukning í slíkri vandamálsvöru hafi orðið á flestum Norður-Amerískum verksmíðum sem vinna með þessi vandamál.

Tegundir H2S-merkaptansöfnunartækni og aðgerðarhættir þeirra

Triasín-grunduð H2S-merkaptansöfnun: Aðgerðarháttur og árangur

Triasín-grunduð lyfjagerð virkar með því að festa vetnisúlfíðmolekýl gegnum nukleófíl viðbótarefnaframlag, sem umbreytir hættulegu H2S gasi í stöðug trítíasínlaga efni sem ekki sigta auðveldlega. Reikistæktar sýna að þessi efnaafurð getur fjarlægt um 95 prósent af vetnisúlfíði úr gasstraumi svo lengi sem hitastig verði undir 93°C eða 200°F. Þetta gerir þau sérstaklega gagnleg í aðgerðarstöðvum fyrir náttúrugos og olíuhreinsun, þar sem stjórnun á H2S er af mikilvægri áhrifum. Iðnaðarprófanir hafa staðfest að þau draga niður merkaptanstyrk í bilinu 10 til 15 milljónunda hluta, sem er áhrifamikið miðað við að þau virki samt vel í samvinnu við fyrirliggjandi amínmeðhöndlunarkerfi án samanberanleikavandamála.

Aðrir en triasín-bundnir valmöguleikar: Oxíderun og upptökubragð

Metallbyggðar skýringar og þær sem innihalda nitrunsofnunir virka gegnum redox-aðgerðir sem umbreyta vetnisúlfíði (H2S) í aukaverk efni eins og frumeinda úlf eða súlfat. Taka má dæmi með járninnsihylni sem geta fjarlægt um 80 til 90 prósent H2S úr súru crude olíu rörum með kjarnbindingarferli. Þessi efni hafa ávinning á hefðbundnum triasín-efnafræðilegum lausnum, þar sem þau slást ekki við pH tengd vandamál og virka vel jafnvel þegar hitastig verður yfir 150 gráður Celsíus. Vandrættið er að rekandinn verði að halda nákvæmlega réttan jafnvægi milli súrefnis og H2S styrks til að koma í veg fyrir vandamál tengd járnúlf afsetningu á yfirborðum tækja.

Lausnar efni sem leysast í vatni vs. Lausnar efni sem leysast í olíu fyrir H2S og merkaptó

Í vatnsmeðhöndlunaraðferðum eru algengar lausnaríkar afslættiefni eins og MEA-tríasín notuð, því þau dreifast fljótt í gegnum vatnsbundin lausn. Til dæmis virka þau mjög vel við meðhöndlun framleidds vatns úr olísöfnum. Öfugt hér, takast lyfjauppleysanlegar útgáfur, sem gerðar eru með alkýleraðar amínur, fyrir vetnisúlfíð sérstaklega á svæðum þar sem mikið er af kolefnum eða þykkju náttúruolíi. Nýr rannsóknargögn frá fyrra ári sýndu áhugaverðar niðurstöður varðandi þessi olíauppleysanleg kerfi. Þau náðu að draga niður vetnisúlfíðmagn um allsherjar 92% í þessum erfiðu hár-TAN náttúruolíategundum. Það sem gerir þau enn betri er að þau hafa unnið sig á vatnsbundnu samanburðarfélagum sínum um allsherjar 18% þegar kemur að örlag mikilli þykkni, sem er mjög mikilvægt í raunverulegum notkunarsvæðum.

Endurheimtandi vs ekki-endurheimtandi afslættiefni: Langtíma áhrif á rekstri

Zinkoxíðaeyðingar fellur í flokk endurnýjanlegrar tækni sem hægt er að endurnota um fimmtán til sjö sinnum áður en verið er að skipta út, sem lækkar efnaformuna um það bil 40 prósent miðað við einnota triasínkostina. Staðreyndin er sú að flest stórvörukerfi halda samt fast við ekki-endurnýjanlega eyðingarefni vegna þess að þau virka á áreiðanlegan máta og eru auðveldari að setja upp í raunveruleikanum. Samkvæmt iðustofréttingum ná þessi hefðbundnu kerfi að fjarlægja næstum allan vetnisulfíð úr gasstraumum á eldhúsum og ná markmiðinu um 99,9% reglulega. En það er jafnvel verslunarsamningur – oftar en ekki endar margar verksmiðjur með að framleiða á milli 30 og 50 prósent fleiri aragrinduefni á hverju ári heldur en væri tilvik með endurnýjanlegar aðferðir.

Lykilmátar við að velja réttan H2S-merkapteineyðingara

H2S-styrkur og krafist eyðingargeta

Árangur meðferðar er mjög tengdur magni af súlfíð í kerfinu. Þegar vetnisúlfíðstyrkur fer yfir 200 milljónunda hluta, verða aðskilningarefni að vinna að minnsta kosti 90 prósent ávöxtun til að uppfylla kröfur fyrir rörkerfi. Að finna rétta jafnvægi í magni er flókið verk fyrir starfsfólk á vinnustöðum. Ef of lítið magn aðskilningarefnis er bætt við, felst hætta á hættulegum gasi eftir í kerfinu. En ef of mikið er bætt við, styggja efnaframleiðslukostnaðir um 15 til 40 prósent miðað við reynslu úr raunverulegri rekstri í iðjunni. Þess vegna nota margar stöð nú samfelld mælitækni í samvinnu við sjálfvirk inntakkerfi. Slíkar uppsetningar hjálpa til við að stilla efnavinnslu breytilega eftir því sem sykursýringargashlutföll breytast á leiðandi dagsins, og halda bæði öryggis- og fjárhagskröfum innan marka.

Áhrif rekstrarhita og þrýstings á afköst aðskilningarefna

Triasín-basarandi lyfjagerðir missa 35% af völdum við hitastig yfir 140°F vegna hröðunar hitaeftirlýsingar, en metall-basarandi andspyrnuefni sýna stöðugan árangur allt að 320°F. Hárþrýstingarkerfi (>1.500 psi) virða andspyrnuefni sem ekki endurnýjast með fljótt efnaframlag til að koma í veg fyrir H2S-lek gegnum þjappunarcyklana.

Lausnareiginleikar og samhæfni fasaa í margfösunefndar kolvetnisstrauma

Vatnsleysanleg andspyrnuefni forða gasmeðhöndlun með <2% vökva kolvetni innihaldi, en olíu-leysanleg gerðir koma í veg fyrir myndun emulsja í hráolíuskrúðum sem innihalda 15–30% saltvatn. Skiptiprófanir ættu að staðfesta <5% losun andspyrnuefna í óæskilega fös til að halda kostnaðinum við hentar markmið.

Efnauppbygging frumefnis og hugsanleg áhrif

Áfylltar með hárri mengun af merkaptan (>500 ppm RSH) krefjast andvirka efna sem hafa tvöföldu viðbrögð gegn H2S/merkaptan til að koma í veg fyrir mengun í glýkól-sambandsliðum. Amin-grundvallar kerfi sýna 20–50% minni áhrifamiklæti þegar verið er útsett fyrir súrefnis inniheldandi mengunarefni, sem krefst forsíunar fyrir streymi sem innihalda >10 ppm leyst O².

Bergun á afköstum: Triasín-grundvallar vs. ekki-triasín H2S merkaptan-andvirkt efni

Efnafrumspeki: Efnauppöfnun vs. endurteknings umbreyting

Triasín-bundin efnaafurð sem virkar með því að binda vetnisulfíð efnafræðilega saman í svokölluðum nukleófílaukningarsvörfum. Þessi ferli umbreytir skaðlegu gasinu í óharmlegra trísúlfíðefni. Fyrir þá sem leita að aðgerðum utan um triasín eru til lausnir sem byggja ekki á triasín, svo sem nitrat, sem virka öðruvísi. Þessar aðstæður nota redox-svörf, sem í grunni tekur H2S og umbreytir því í annað hvort frumeindasúlfur eða súlfat-efni. Samkvæmt nýjasta skýrslunni um afurðarvirði af 2024, ná triasínkerfin um 95% fjarlægingu á vetnisulfíði þegar hitastig er nálægt stofuhita (um 25°C). Hins vegar verður málið flóknara þegar hitinn hækkar yfir 80°C, þar sem efnið byrjar að brjótast niður hitafræðilega, sem lækkar virkni þess um sjálfsögðu 12%. Redox-byggð kerfi segja hins vegar aðra sögu, þar sem þau halda áfram að virka nokkuð vel, jafnvel við hærri hitastig, og halda yfir 88% virkni yfir margsins breiðari hitasvið en samsvarandi triasínkerfi.

Fjarlægingar áhrif undir breytilegum aðstæðum

Reynslur á sviði í skamósavinnslu sýna að þríasín krefjist 20% hærri lyfjaðgildi en ekki-þríasín valkostir til að ná sömu H2S-minnkingu við háan flæði.

Myndun byproduktar og afleiðingar fyrir búnað

Þegar þríasín gerir afmörkun myndast þessar trísúlfíðsalt sem taka við að mynda afsetningar inni í rörum. Þetta eykur reykinga vandann um 18% í svæðum þar sem mikið af kálk er viðverandi. Hinn valkosturinn, ekki-þríasín raðvirk kerfi, myndar sýru sem aragrýti svo að varkár pH-stjórnun sé nauðsynleg. En að minnsta kosti skapa þau ekki þá föstu afsetningu sem stoppa hluti. Í hvoru tilviki er mikilvægt að hafa ávarp á rost. Fyrir þríasínkerfin eru rörunarveggir að slíta niður um 0,03 mm á hverju ári. Berðu þetta saman við nitratbyggða valkosti sem eyða rörum um 0,05 mm á ári í þeim surðu gasaumhverfum. Gerir mikla mun þegar litið er á langtíma viðhaldskostnað.

Kostnaðar- og ávinningagreining varanlegs notkunar

Þó að triasín kosti 1,20 dollara á pund miðað við 1,50 dollara á pund fyrir öflug ótriasín-grundvinnur, koma fram rekstrartekjuskertingar í hárri magnsnýtingu:

• 30% lægri lyfjagjöfarkröfur fyrir ótriasín-kerfi
• 50% lægri gjöld fyrir sorpun á rusli vegna vatnsleysanlegra sideffta

Fimm ára iðnistrúnaðargreining sýnir að heildarkostnaður eignarhalds á triasín meðaltalið er 740 þúsund dollara miðað við 620 þúsund dollara fyrir örugglega sett ótriasín-lausnir, sem réttlætir upphaflega fjármagnshluta í nýjustu kynslóðarformulur.

Aðgerðar- og umhverfisáhrif tengd útsetningu á H2S-merkaptaíngryfjum

Áhrif á mat á átökun á rostbólgu

H2S-eyðingarinnar verjast áburðunarvandamálum með því að fjarlægja vetnisúlfíð, sem er einn af helstu orsökunum af sófíðuþrýstingsklómunni í bæði hlöðu og leiðslurörum. Rannsóknir sýna að þessi efni geti dragið úr viðhaldskostnaði um allt að 40 prósent í súrlyftuskerfi þegar H2S-magn er lækkað undir 10 milljóna parta. Ýmis konar eyðingar virka ólíkt frá eldsneytisbreytileika sjónarmiði. Þeir sem byggja á tríasínum mynda yfirleitt stöðug föllin efni sem endur, en önnur ekki-tríasín inniheldandi valkostir, eins og ýmis tegundir af steypumetalesýrum, skapa eftirlifandi efni sem eru minna áburðandi. Við val á gerð eyðingar verða rekendur að hafa í huga tegund málmefnisins sem er að gagni. Til dæmis gætu ákveðin amínuboruð efni reyndar aukið holubrosk á kolvetnissári búnaði við hátt hitastig.

Efna samhæfni við rör, aðgreiningar og meðferðareiningar

Til að skynjurformúlur virki rétt þurfa þær að vera lausnar ánægjusamar í öllum þremur aðalferlum sem koma fyrir í framleiðsluumhverfi: gasi, hráolíu og framleiddu vatni. Annars endum við upp með tiltektarvandamál síðar á ferlinu. Tegundirnar sem eru lausnar ánægjusamar í vatni, eins og sódanetýðingarinnir, hafa í för með sér myndun á efnaþéttum þegar farið er í gegnum margblandaferli samtímis. Öfugt séð gætu tegundirnar sem eru lausnar ánægjusamar í olíu reyndar valdið skemmdum á gummiþjöppum inni í framleiðslubúnaði með tímanum. Þegar horft er á raunveruleg mælingar úr sviði, sjá starfsfólk um 25% minnkun á árangri alltaf sem hitastig fer yfir 120 gráður Celsius, vegna þess að virku eindirnar byrja að brotna niður hitasvonaðlega. Og ekki gleyma samhæfingarprófum með þeim bótiefnum sem notaðar eru í rörum til að tryggja flæði. Þegar þessar efni virka ekki saman vel, leiða þau oft í för með sér myndun þykkra slímgerða inni í aðgreiningarvélmunum, sem enginn vill sinna við við viðhaldsathuganir.

Umhverfisafli og vandamál tengt reglugerðarfullnægingu

Endurnýjanlegar afurlanir minnka frumfall framleiðslu um allt að 60 til 70 prósent í samanburði við einnota afurðir. Þessar kerfi krefjast hins vegar nokurs konar orkubúnaðar fyrir endurvirkjunarferlið, sem getur verið dýrt. Ekki-endurnýjanlegar aukið lausnir, svo sem sinkoxíð-sleimur, hafa átt við vandamál tengd losunarreglum vegna innihalds þeirra af erfiðum málmetum. Umhverfisverndarstofnunin gaf út nýjar leiðbeiningar árið 2023 sem takmarka magn sinks sem má losa í sjávar sviðum í aðeins 2 hluta á milljón. Rannsóknir sem birtar voru síðasta ári sýndu að triasín-bundnivikindin auka grunn efnaeldingu (BOD) í vatnsveituverum um allt að 35 prósent, sem gerir það erfiðara að fá nauðsynlega losunarleyfi samþykkt. Vegna allra þessara þátta eru margir stjórnendur að snúa sig að ISO 14001 vottaðar afurlunarafurðir sem biðla niður á eðlilegan hátt í yfir 80 prósent tilfella, og hjálpa þar með við að halda sig innan alþjóðlegra grænna staðla án þess að missa á rekstriðgildi.

Spurningar

Hvað eru merkaptanar sem finnast í náttúruolíu?

Merkaptanar í náttúruolíu eru sýrefjarsambönd með greinanlega lykt sem geta verið eyðandi og eru venjulega fylgst með vegna eiginleika þeirra.

Hver er hættan við útsetningu fyrir K2S?

Útsetning fyrir K2S er hættuleg og hugsanlega deadly jafnvel við lágar styrkleikar, byrjande við um 100 hluta á milljón, vegna giftmuns efnisins.

Af hverju er mikilvægt að fjarlægja K2S í unnsluverum?

Það er af gróðurlyndri mikilvægi að fjarlægja K2S vegna þess að það hrækir eyðingu, minnkar virkni refsingar á olíuvinnslustöðvum og brýtur reglur um leysigildi súlfurs, sem hefur áhrif á bæði öryggi og gæði vöru.

Hvernig virka tríasín-grundvallar tómstunda?

Tríasín-grundvallar tómstundir virka með því að tvinnast efnafræðilega við vetnisúlfíð og mynda stöðugt sideffektaefni, sem minnkar styrkleika og tengdar hættur í ferlum.

Eru ekki-tríasín-tómstundir umhverfisvænari?

Ekki-tríasín-bótarefni geta verið umhverfisvænari með minni mengun og stundum virkileg ávinning, svo sem breiðari gildandi hitamörkum.