Quantitative Analysis of MEA-Triazine Hydrogen Sulfide Scavengers Through Innovative Transmission FTIR Spectroscopy

Význam tématu

Hydrogen sulfid (H2S) patří mezi nejběžnější a nejnebezpečnější kontaminanty v těžbě ropy a plynu. Jeho odstranění je klíčové pro prevenci koroze zařízení a zajištění kvality produktů. Monoethanolamin-triazine (MEA-triazine) patří k nejpoužívanějším scavengerům H2S, avšak jeho vysoká viskozita a přítomnost vodného prostředí komplikují přesné stanovení koncentrace tradičními metodami.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout rychlou a spolehlivou mid-IR FTIR metodu pro kvantifikaci MEA-triazinu v roztocích pomocí Agilent Cary 630 FTIR spektrometru vybaveného modulem DialPath. Metoda má poskytovat vysokou linearitu, odolnost vůči pipetovacím chybám a možnost měření viskózních vzorků bez nutnosti tradičních tekutých buněk.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace:
  
  • Agilent Cary 630 FTIR spektrometr se ZnSe optikou
  • DialPath přístrojový modul s volitelnými drahami světla (7 µL vzorku, 50 µm dráha)
  • MicroLab Quant software pro automatizovanou kalibraci a vyhodnocení
• Metodika:
  
  • Příprava kalibračních standardů MEA-triazinu v rozmezí 15–75 % (hm.) v aqua roztoku
  • Měření IR spekter v rozsahu 4 000–650 cm–1, rozlišení 4 cm–1, 32 skenů
  • Výběr analytického pásma 1 284,07–1 203,93 cm–1 pro kvantifikaci
  • Vytvoření kalibrační křivky metodou Beer–Lambertovy zákona
  • Ověření modelu pomocí křížové validace (standardní chyba 0,116 %)
  • Testování interference přídavkem 10–25 % (v/v) metanolu a isopropanolu

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrační křivka vykázala vynikající linearitu (R2 = 0,9993). Přídavek metanolu mírně podhodnocoval koncentraci MEA-triazinu (rozdíl až 4,36 % při 25 % MeOH), zatímco isopropanol vedl k nadhodnocení (rozdíl až 6,55 % při 25 % IPA). Nízké standardní odchylky potvrzují reprodukovatelnost metody. Spektrální analýza prokázala útlum charakteristických absorpčních pruhů vody a vzniku nových signálů při vyšším obsahu IPA.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Minimalizovat objem vzorku a eliminovat složitou manipulaci s kapalnými buňkami
• Rychlé přepínání drah světla dle viskozity vzorku
• Snížit pipetovací skluzy a chyby při čištění
• Zvýšit laboratorní propustnost díky rychlému měření a automatizaci

Budoucí trendy a možnosti využití

Potenciál pro rozšíření metody do on-line monitoringu procesů s kontinuálním měřením, integraci s procesními řídicími systémy a rozvoj strojového učení pro prediktivní kalibrace. Další možnosti zahrnují aplikaci metody na jiné druhy scavengerů a analýzu komplexních směsí v petrochemickém průmyslu.

Závěr

Agilent Cary 630 FTIR se samomodulárním DialPath modulem nabízí rychlou, přesnou a reprodukovatelnou kvantifikaci MEA-triazinu v aqua roztocích. Metoda překonává tradiční analytické techniky komplikující se vysokou viskozitou vzorků, nabízí vysokou linearitu, nízké chyby měření a snadnou obsluhu bez náročné přípravy tekutých buněk.

Reference

1. Agbroko O.; Piler K.; Benson T. A Comprehensive Review of H2S Scavenger Technologies from Oil and Gas Streams. ChemBioEng Rev. 2017, 4(6), 339–359.
2. Wylde J. J.; Taylor G. N.; Sorbie K. S.; Samaniego W. N. Formation, Chemical Characterization, and Oxidative Dissolution of Amorphous Polymeric Dithiazine (apDTZ). Energy Fuels 2020, 34(8), 9923–9931.
3. Benhabib M.; Kleinman S. L.; Peterman M. C. Quantitative Analysis of Triazine-Based H2S Scavengers via Raman Spectroscopy. Ind. Eng. Chem. Res. 2021, 60(44), 15936–15941.
4. Nunes Ferreira F.; Carlos Afonso J.; Veronesi Marinho Pontes F.; Castro Carneiro M.; Alcover Neto A.; Luiza Bragança Tristão M.; Inês Couto Monteiro M. Determination of Low-Molecular-Weight Amines and Ammonium in Saline Waters by Ion Chromatography After Their Extraction by Steam Distillation. J. Sep. Sci. 2016, 39(8), 1454–1460.
5. Wystrach V. P.; Kaiser D. W.; Schaefer F. C. Preparation of Ethylenimine and Triethylenemelamine. J. Am. Chem. Soc. 1955, 77(22), 5915–5918.
6. Wylde J. J.; Taylor G. N.; Sorbie K. S.; Samaniego W. N. Scavenging Alkyl Mercaptans: Elucidation of Reaction Mechanisms and Byproduct Characterization. Energy Fuels 2020, 34(11), 13883–13892.