O sulfeto de hidrogênio (H₂S) é um subproduto comum e perigoso encontrado em reservatórios de petróleo e gás natural. Sua formação nos campos de petróleo pode ocorrer por meio de vários processos naturais e industriais, tais como:
- Processos biogênicos por bactérias redutoras de sulfato: bactérias presentes naturalmente nos reservatórios de petróleo reduzem compostos de sulfato encontrados na água a sulfetos. Este processo anaeróbico (ocorrendo na ausência de oxigênio) produz H₂S como um subproduto metabólico.
- Decomposição térmica: em altas temperaturas e pressões típicas de reservatórios de petróleo, a matéria orgânica sofre decomposição térmica. Este processo pode gerar H₂S como resultado da quebra de materiais orgânicos contendo enxofre.
- Reações geoquímicas: Que são reações químicas entre minerais contendo enxofre e hidrocarbonetos no reservatório também podem produzir H₂. Essas reações são influenciadas pelas altas temperaturas e pressões do reservatório.
A presença de H₂S nos campos de petróleo apresenta inúmeros desafios, impactando a saúde, segurança, eficiência operacional e integridade ambiental. Nesse sentido, o uso de sequestrantes a base de nitrogênio desempenham um papel crucial nas aplicações em campos petrolíferos. Entre os principais benefícios, destacam-se:
Saúde e Segurança: O sulfeto de hidrogênio é um gás altamente tóxico e inflamável que representa riscos significativos à saúde e segurança dos trabalhadores em ambientes de campos petrolíferos. A exposição a baixas concentrações pode causar sérios problemas de saúde, podendo até ser fatal.
Prevenção da Corrosão: O H₂S é altamente corrosivo para metais, especialmente na presença de água, levando a rachaduras e degradação do material. Essa corrosão pode danificar tubulações, tanques de armazenamento e outras infraestruturas críticas, resultando em reparos caros e potenciais falhas no sistema. Os sequestrantes à base de nitrogênio reagem com o H₂S e formam compostos estáveis, reduzindo significativamente o impacto corrosivo e prolongando a vida útil dos equipamentos.
Proteção Ambiental: Liberar H₂S na atmosfera não é apenas perigoso para a saúde humana, mas também prejudicial ao meio ambiente. O H₂S contribui para a chuva ácida e pode afetar negativamente os ecossistemas locais.
Eficiência Operacional: O H₂S pode interferir em diversos processos em campos petrolíferos, como refino e transporte. Sua presença dificulta a manipulação e o processamento de petróleo bruto e gás natural.
Conformidade Regulatória: Muitos países têm regulamentações rigorosas sobre os níveis permissíveis de H₂S em emissões industriais e no local de trabalho. O não cumprimento dessas regulamentações pode resultar em multas pesadas, responsabilidades legais e paralisações.
Benefícios Econômicos: Embora haja um custo inicial associado ao uso de sequestrantes à base de nitrogênio, os benefícios econômicos de longo prazo são significativos. Ao prevenir corrosão, reduzir riscos à saúde e segurança e garantir conformidade regulatória, esses sequestrantes ajudam a evitar incidentes custosos e interrupções operacionais, resultando em economia de custos.
Nesse sentido, os sequestrantes à base de nitrogênio apresentam-se como uma opção capaz de atender a todos os critérios acima. E promover melhores condições de segurança operacional e integridade dos ativos, diminuídos custos em operações e manutenções de equipamentos e tubulações.
Mecanismo de ação
Os sequestrantes à base de nitrogênio contêm geralmente compostos que reagem com o H₂S para formar subprodutos estáveis e não voláteis. Exemplos comuns incluem triazinas e aminas. Esses sequestrantes são introduzidos no fluxo de óleo ou gás, onde reagem com o H₂S, neutralizando sua ação e impedindo que cause os danos mencionados acima. A Figura 1 apresenta um esquema da reação entre triazina e H₂S.
Figura 1. Esquema de reação da triazina com H₂S
Na reação acima observamos que 1 mol de triazina (1) reage com 2 mol de H₂S produzindo ditiazina (3) e liberando 2 mol monoetanolamina (MEA), (4). O intermediário da reação é tiadiazina (2). As duas aminas (MEA) geradas também podem reagir com o H₂S dependendo das condições da reação e aplicação do sequestrante nitrogenado, que por si só possui uma ótima cinética e eficiência de sequestro.
Em conclusão, os sequestrantes à base de nitrogênio são essenciais em aplicações em campos petrolíferos para mitigar os perigos e efeitos prejudiciais do H₂S. Eles contribuem para condições de trabalho mais seguras, protegem a infraestrutura, salvaguardam o meio ambiente, aumentam a eficiência operacional e garantem conformidade regulatória, todos essenciais para a operação bem-sucedida e sustentável de instalações de petróleo e gás.
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Referências:
- Taylor, G. N.; Matherly, R Gas chromatography mass spectrometric analysis of chemically derivatized hexahydrotriazine-based hydrogen sulfide scavengers: 1. Industrial and Engineering Chemistry Research 2010, 49, 5977.
- Schneider, F.; Produkte, C.; Taylor, G. N.; Wylde, J. J.; Fresh Insight into the H 2 S Scavenging Mechanism of MEA-Triazine vs. MMA-Triazine. 2017,
- Taylor, G. N.; Matherly, R.; Structural Elucidation of the Solid Byproduct from the Use of 1,3,5-Tris(hydroxyalkyl)hexahydros -triazine Based Hydrogen Sulfide Scavengers. Industrial & Engineering Chemistry Research 2011, 50, 735.
