MACRO POROUS POLYMER EXTRACTION (MPPE)

Rimozione degli idrocarburi dispersi e disciolti

Una tecnologia di rimozione degli idrocarburi dispersi e disciolti in un unico passaggio

Macro Porous Polymer Extraction (MPPE) è una tecnologia altamente efficace per la rimozione di idrocarburi disciolti e dispersi dall'acqua, mediante l’estrazione liquido-liquido.

Il liquido di estrazione viene immobilizzato in particelle MPP applicate in un letto imballato.

Il sistema MPPE è completamente automatizzato, richiede una minima attenzione da parte dell'operatore, non utilizza sostanze chimiche e non produce fanghi o fuoriuscite nette di gas ed è fornito con prestazioni di separazione garantite per la vita operativa dell'unità.
 

Descrizione del processo MPPE

Nel processo MPPE, l'acqua contenente idrocarburi viene fatta passare attraverso una colonna riempita con particelle di MPPE. Le particelle di polimero macro poroso contengono uno specifico liquido di estrazione.

Il liquido di estrazione immobilizzato rimuove gli idrocarburi dall'acqua. Vengono rimossi solo gli idrocarburi che hanno affinità con il liquido di estrazione. L'acqua purificata può quindi essere riutilizzata o scaricata.

La rigenerazione periodica in situ del liquido di estrazione viene eseguita riscaldando il mezzo con vapore a bassa pressione. Gli idrocarburi contenuti nel liquido di estrazione vengono rilasciati come vapore e fluiscono con il vapore del vapore attraverso un condensatore. Gli idrocarburi condensati vengono separati dall'acqua condensata nel Separatore. La fase acquosa del Separatore viene restituita all'alimentazione dell'unità MPPE.

La fase di idrocarburi puri quasi al 100% viene recuperata, rimossa dal sistema e pronta per l'uso/riutilizzo. L'applicazione di due colonne consente il funzionamento continuo con estrazione e rigenerazione simultanee. Un ciclo tipico è un'ora di estrazione e un'ora di rigenerazione.

Caratteristiche MPPE

La tecnologia MPPE ha le seguenti caratteristiche uniche:

  • Design personalizzato con fattore di riduzione elevato garantito dal 90% al 99,99%
  • Fattore di riduzione indipendente dalla concentrazione in ingresso. Pertanto, con una rimozione del 99%, un'alimentazione di 100 ppm verrà ridotta a 1 ppm o quando si ha un’alimentazione di 1000 ppm, si otterrà una riduzione a 10 ppm. La maggior parte delle tecnologie non consentirà una concentrazione 10 volte maggiore dell’alimentazione e avrà prestazioni drasticamente ridotte.
  • La velocità di rimozione del progetto può ancora essere mantenuta con un'alimentazione che ha una concentrazione superiore di idrocarburi, ma riducendo la portata. Ad esempio, con una portata più bassa del 10%, si può accettare una concentrazione di feed di idrocarburi superiore del 50%.
  • Le prestazioni non sono influenzate da componenti come tensioattivi, inibitori di corrosione, sali, intervallo di pH 3-9, ecc.
  • Rapporto di aumento/diminuzione, ad esempio dal 10% al 150% della capacità di progetto.
  • Operazione in batch; Prestazioni immediate all'avvio.
  • Nessun sottoprodotto di scarto (nessun utilizzo di prodotti chimici), nessun gas di scarico, bassa rumorosità.
  • 100% di recupero di acqua e idrocarburi (~ 100% puro per (ri) utilizzo).
  • Sostituzione di MPPE ogni 2-4 anni. Il materiale MPPE esaurito viene pulito fuori sede e preparato per il riutilizzo.
     

Applicazioni

La tecnologia MPPE è stata applicata in vari settori quali:

  • offshore e onshore Gas/condensa/(F) GNL acqua prodotta
  • Industria di trasformazione degli idrocarburi
  • Chimica
  • Farmaceutica
  • Rivestimenti/Resine
  • Industrie elettroniche 

La principale applicazione è stata il trattamento di acqua prodotta da gas per impianti GNL onshore, impianti galleggianti offshore e piattaforme. A causa delle concentrazioni BTEX generalmente elevate, dell'olio altamente disperso nell'acqua prodotta dal gas e dei severi requisiti di scarico, MPPE si è dimostrato un'ottima soluzione per le principali aziende come Shell, Total, Equinor, Woodside, Inpex, Vermilion. 

Veolia ha una vasta esperienza nella fornitura di unità secondo le elevate specifiche Oil & Gas.

Anche la bonifica delle acque sotterranee si è dimostrata un'applicazione economica ed efficiente in quanto MPPE fornisce una rimozione in un'unica fase di idrocarburi e/o idrocarburi alogenati senza la necessità di rimozione del ferro disciolto che è solitamente presente nelle acque sotterranee. Anche in caso di siti remoti che richiedono operazioni non presidiate, MPPE è un'opzione eccellente. 
I composti tipici che vengono rimossi dall'MPPE nella bonifica delle acque sotterranee sono: BTEX, IPA, naftalene, diclorometano, dicloroetano, cloruro di vinile, triclorometano, tricloroetilene, MTBE.

Per le acque reflue Midstream e Downstream Oil & Gas contenenti oli dispersi, aromatici o composti specifici che sono idrocarburi (parzialmente) disciolti, l'MPPE può essere un'opzione interessante.

Ad esempio, rimozione di benzene, vinile e stirene negli impianti di olefine o aromatici.

Il pretrattamento con MPPE delle acque reflue tossiche prima dell'alimentazione a un Biotreat è un'applicazione comune. MPPE rimuove il contenuto tossico delle acque reflue lasciando la frazione biodegradabile al Biotreat.
Ad esempio, un impianto di prodotti chimici speciali ha un alto contenuto di COD e BOD di acque reflue contenenti anche triclorometano, toluene e diclorometano che sono tossici per la biologia. MPPE rimuove i composti tossici (e il loro COD e BOD) proteggendo il Biotreater per avere un funzionamento stabile e il miglior effluente ottenibile.

Composti esotici come THT (additivo per odori nel gas naturale), CS2, diossine, MTBE ecc. Sono stati rimossi da MPPE. 

Si noti che l'MPPE può essere applicato anche per il recupero o la concentrazione di composti di interesse come il limonene. 

Descrizione del processo

Un'unità Macro Porous Polymer Extraction (MPPE) è composta da due colonne, contenente un letto impaccato di materiale MPPE. Una colonna è in modalità estrazione, l'altra in rigenerazione (vedi figura). I materiali di riempimento MPPE contengono un fluido di estrazione immobilizzato che consente l'estrazione di idrocarburi dall'acqua di alimentazione.

Un filtro a cartuccia protegge il materiale di riempimento da solidi fuori specifica accidentali. La colonna MPPE C-01 è in funzione e alimentata nella direzione del flusso verso l'alto (linea blu). La colonna C-02 è in rigenerazione (gialla) e viene riscaldata con vapore a bassa pressione. La temperatura di circa 102° C nel letto viene mantenuta per circa 30 minuti. Gli idrocarburi estratti contenuti nel mezzo vengono espulsi nel vapore di vapore. Il vapore condensa in un condensatore raffreddato ad acqua in una fase acquosa e una idrocarburica. Le differenze di densità tra le fasi condensate consentono una separazione finale degli idrocarburi e dell'acqua nel Separatore. 
Quando la rigenerazione è terminata (normalmente 1 ora) il funzionamento delle Colonne viene cambiato. La colonna calda rigenerata C-02 viene alimentata con acqua di alimentazione che viene condotta alla colonna C-01 per essere rigenerata. Questo cosiddetto Pass-over consente di raffreddare la colonna che è stata rigenerata e preriscaldare la colonna che deve essere rigenerata. Poiché l'Acqua di passaggio proveniente dalla Colonna è calda e contiene elevati livelli di idrocarburi, non può essere scaricata. L'acqua di passaggio viene convogliata al serbatoio di ritorno dell'acqua e reintrodotta gradualmente con l'acqua di alimentazione nella fase operativa successiva. Il cambio di Colonna non interrompe l’alimentazione. Lo scarico dell'acqua trattata viene interrotto per alcuni minuti durante la fase di Pass-over. 
Il processo è completamente automatizzato, la portata è regolata e non richiede l'intervento dell'operatore. Il processo ha un rapporto Turn-down fino al 10% della portata di progetto. Il processo funziona a livelli di rumorosità molto bassi.
 

Nuovi sviluppi

La diversità delle applicazioni e dei mercati è accompagnata anche da una varietà di richieste di ricerca e nuovi sviluppi innovativi. Il programma di ricerca e sviluppo di Veolia MPP Systems è incentrato sul supporto dei clienti e sul servizio alle esigenze del mercato. 

I recenti sviluppi hanno esteso l'applicazione dell'MPPE in diversi modi: 

  • L’applicazione di nuovi tipi di materiali di riempimento ha portato alla capacità di rimuovere componenti più polari, come l'alcol isopropilico (IPA) e il fenolo dall'acqua.
  • La ricerca applicata ha dimostrato che MPPE può essere applicato per aumentare la concentrazione di sostanze organiche in soluzioni diluite per il recupero e il riutilizzo.
  • Indagini per il trattamento di componenti fastidiosi come PFOS, pirazolo, intermedi dell'industria farmaceutica.


Rimosso da MPPE


Proprietà fisiche importanti per determinare l'efficienza di MPPE:

  1. Estraibile per fase organica, ovvero solubilità limitata in acqua. Coefficiente di ripartizione> 20; Kow / LogP> 1.3
  2. Volatile (per abilitare la rigenerazione riscaldando il supporto). 

Due proprietà fisiche che danno un'indicazione di volatilità:
       a) Punto di ebollizione. Generalmente inferiore a 180° C
       b) Pressione di vapore. Generalmente> 1 mm Hg I
I seguenti composti sono stati rimossi da MPPE
 

Idrocarburi poliaromatici

  • IPA (EPA 16): Acenaftene, Acenaftilene, Antracene, Benz (a) antracene, Benzo (b) fluorantene, Benzo (k) fluorantene, Benzo (ghi) perilene, Benzo (a) pirene, Crisene, Dibenz (a, h) antracene, fluorantene, fluorene, ideno (1,2,3-cd) pirene, pirene, naftalene fenantrene.
  • dibenzotiofene
  • PCB
     

Composti alogenati/clorurati

Cloroaptalene, Clorobenzeni, Clorobutadiene, Cloroetilene, Diclorobenzene, Dicloro-di-isopropiletere, Dicloroetano (1,1 & 1,2)-di-isopropiletere, Dicloroetano (1,1 & 1,2), Dicloroetilene, Diclorometano, Dicloroetilene, Diclorobenzene, Dicloro, Dicloroetilene, Diclorometano, Diclorofenometolo, Monocloroclorofenetrene, Toroaclorobenzetrene , Tetraclorometano, Tricloroetano, Tricloroetilene, Triclorometano, Triclorofenolo, Tricloropropano


Aromatici:

  • BTEX: Benzene, Toluene, Etilbenzene, Xilene (i)
  • Cumene
  • Nitrobenzene
  • Limonene
     

Alifatici: 

  • Pentano-Decano-Dodecano ecc.
  • Gasoline Range Organics (GRO, C7- C10)
  • Diesel Range Organics (DRO, C11-C27)
     

Altri:

CS2, MIBK, MTBE, Decanol, Nonanol, Octanol, Tetrahydrotiophene (odore di gas ), Tetrametil Tetraidrofurano, Stirene.
 

Componenti polari:

acetone, IPA, MEK, MTBE, THF, fenolo. 

Per le opzioni di rimozione di altri composti, contattaci 

Tipi di costruzione

Clienti diversi hanno esigenze diverse in termini di specifiche tecniche, qualità, requisiti di ispezione e documentazione, disponibilità di spazio, posizione ecc.
Veolia ha costruito unità MPPE che vanno dalla scala Micro-unit Lab pilota a un modulo di 20 m di altezza> 500 tonnellate per applicazioni offshore.
Veolia offre fondamentalmente 3 tipi di modelli:

  • Le unità containerizzate sono costruite secondo i tipici standard industriali europei. Con opzioni come: telecomando, certificato ATEX, caldaia a vapore (e addolcitore d'acqua), apparecchiature di raffreddamento.
    Flussi di alimentazione che vanno da 1 a 36 m3/h con dimensionamento che va da container marittimi da 20 piedi fino a 2 container impilati da 40 piedi di altezza. 
  •  Unità montate su skid secondo i tipici standard industriali europei. Con opzioni come: controllo PLC/DCS, telecomando, certificato ATEX, caldaia a vapore (e addolcitore d'acqua), apparecchiature di raffreddamento.
    Portate di alimentazione comprese tra 1 e 145 m3/h. Le unità montate su skid sono design 3D altamente standardizzati con tubazioni da 1 ", 2", 2,5 ", 4" o 6" per adattarsi alla portata di alimentazione. Gli skid sono così imbullonati per il montaggio in loco ma possono anche essere forniti come skid preassemblati a sollevamento singolo.
  • Moduli Oil & Gas onshore o offshore. Progettazione e ingegneria personalizzate basate su un progetto standardizzato predefinito di tubazioni da 1 ", 2", 2,5", 4" o 6" per adattarsi alla portata di alimentazione richiesta. Tipicamente strutture Single Lift con opzioni come: generazione di vapore, colonne MPPE ridondanti e conformità ai requisiti specifici del cliente. 

 

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Veolia Water MPPE Technology Process & Groundwater - LBC Case (292.31 KB)
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Veolia Water MPPE Technology O & G-Offshore - INPEX Ichthys Case (265.84 KB)
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Veolia Water MPPE technology O & G-Offshore -NAM K15A Case (590.94 KB)
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Veolia Water MPPE Technology O & G-Offshore - NAM K15B Case (555.29 KB)
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Veolia Water MPPE Technology O & G-Offshore - SHELL Prelude Case (270.23 KB)
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Veolia Water MPPE Technology O & G-Offshore - TOTAL F15a Case (371.76 KB)
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Veolia Water MPPE Technology O & G-Onshore - Caso EQUINOR Kollsnes (595.05 KB)
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Veolia Water MPPE Technology O & G-Onshore - WOODSIDE Pluto Case (277.95 KB)
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Veolia Water MPPE Technology O & G-Onshore - SHELL Ormen Lange Case (441.28 KB)
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Veolia Water MPPE Technology Processwater - Resins USA Case (715.55 KB)
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MODULO DI RICHIESTA Tecnologia Veolia MPPE (44.84 KB)

Garanzia delle prestazioni e contratto di servizio correlato (CGS)

Un'unità MPPE viene fornita con una garanzia delle prestazioni a vita operativa con i servizi correlati, il che significa che VWT Techno Center Netherlands BV garantisce l'efficienza di rimozione per tutta la durata dell'unità MPPE.

Questa garanzia di efficienza di rimozione è coperta dal Contratto di Garanzia di prestazione e Servizi correlati (CGS). Il contratto CGS include fornitura, sostituzione e restituzione del materiale MPPE, supporto operativo, servizio e controllo periodico, accesso a nuovi sviluppi (processo, automazione, ecc.)

Il contratto CGS sarà concluso con l'utente finale (proprietario e operatore) e include quanto segue:

  • Fornitura/sostituzione/restituzione del materiale MPPE
  • Ispezione interna delle colonne
  • Garanzia delle prestazioni durante il funzionamento a vita
  • Controllo e ottimizzazione delle prestazioni (in base alla struttura di controllo remoto)
  • Supporto alle operazioni tramite controllo remoto e supporto locale
  • Accesso a nuovi sviluppi/miglioramenti

Veolia dispone di scorte di supporti MPPE nei Paesi Bassi (produzione), negli Stati Uniti e in Australia.

 

Opzioni di test

In alcuni casi potrebbe essere necessario eseguire un test con le acque reflue in laboratorio o con un'unità demo in loco con acque reflue reali.
Per molti idrocarburi non è necessario eseguire test in quanto disponiamo di un'ampia libreria di composti di cui sono noti i tassi di rimozione. Tuttavia, in alcuni casi, potrebbero esserci altre sostanze chimiche o proprietà fisiche di un'acqua di scarico che richiedono un test.

Abbiamo le seguenti opzioni per il test:

  1. Test della colonna MPPE nei Paesi Bassi
    Test iniziale per dimostrare la rimozione e la rigenerazione dei componenti dalle acque reflue. Sono necessarie tre analisi: campione di acqua di alimentazione, campione di acqua trattata e campione di condensa recuperato dalla rigenerazione. 
    Dimensioni del campione d'acqua da 25 a 50 litri. 
    Test di localizzazione: laboratorio MPP, Paesi Bassi. 
  2. Micro unit test nei Paesi Bassi
    Le micro unit MPPE sono unità MPPE ridimensionate completamente automatizzate che consentono un test di durata con una portata di alimentazione ridotta e diversi cicli di rigenerazione. Il micro unit test è di particolare interesse per valutare le incrostazioni o la rigenerabilità (consistente). 
    Sono richiesti 20-25 campioni circa.
    Il campione d'acqua deve essere 0,5 - 1 m3
    Test di localizzazione: laboratorio MPP, Paesi Bassi
  3. Unità Demo MPPE in loco
    Veolia dispone di diverse unità Demo con portate di alimentazione comprese tra 1 m3/h e 25 m3/h. Le unità Demo sono alloggiate in container marittimi mobili. Il funzionamento è completamente automatizzato e il controllo e il monitoraggio possono essere effettuati a distanza (GSM o cavo Internet). Le unità demo richiedono alimentazione (380-415 V) e acqua di raffreddamento. Low Pressure Steam e Instrument Air possono essere forniti dal cliente o come opzione da Veolia.
    La maggior parte delle unità sono certificate ATEX per l'uso in atmosfere esplosive.
    Un test unitario Demo dà maggiore certezza sulla riproducibilità dei risultati, in alcuni casi può essere eseguito sull'intero flusso delle acque reflue di interesse e può rendere familiare al cliente il funzionamento del processo.