Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wodór jako element transformacji energetycznej

Król Anna, Kukulska-Zając Ewa, Holewa-Rataj Jadwiga, Gajec Monika

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 7

524--534

PL

W publikacji zaprezentowano dostępne i perspektywiczne procesy pozyskiwania i oczyszczania wodoru w odniesieniu do planowanych strategicznych zmian rynku wodoru. W związku z koniecznością wprowadzania zmian związanych z ograniczaniem użytkowania paliw kopalnych na rzecz zastąpienia ich mniej emisyjnymi źródłami energii, głównie odnawialnymi (OZE), nieodzowne będą zmiany zarówno w skali, jak i sposobie wykorzystania wodoru. Dokumenty strategiczne tworzone w tym obszarze pokazują, że w perspektywie lat 2025–2030 nastąpi zwiększenie wykorzystania wodoru jako paliwa transportowego (m.in. w transporcie samochodowym, ciężkim kołowym i kolejowym). Rozważane są również zmiany polegające na wykorzystaniu wodoru pochodzącego ze źródeł odnawialnych w obszarze budownictwa i energetyki, a także wytwarzania ciepła technologicznego. Perspektywy zwiększenia zapotrzebowania na wodór pochodzący z OZE powodują konieczność rozwoju nowych lub niszowych obecnie metod jego wytwarzania oraz separacji i oczyszczania. W artykule przeprowadzono analizę dostępnych metod wytwarzania i oczyszczania wodoru, która wykazała, że wodór w skali przemysłowej produkowany jest najczęściej z paliw kopalnych w procesach reformingu parowego i autotermicznego oraz częściowego utlenienia. Natomiast wodór z odnawialnych źródeł energii otrzymywany jest w procesie elektrolizy oraz w procesach biologicznych i termicznych. Wydajność pozyskiwania wodoru w znanych obecnie procesach jest zróżnicowana (0,06–80%). Także skład pozyskiwanej mieszaniny gazowej jest różny i w związku z tym zachodzi konieczność dobrania metod separacji i oczyszczania wodoru nie tylko w zależności od wymagań podczas jego dalszego zastosowania, ale również w zależności od składu mieszaniny poreakcyjnej zawierającej wodór. Do oczyszczania wodoru w skali przemysłowej najczęściej stosowane są technologie adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA), które pozwalają na pozyskanie wodoru o czystości nawet do 99,99%. Jeśli oczekiwana czystość nie przekracza 95%, istnieje możliwość zastosowania metody destylacji kriogenicznej. Trzecia grupa metod separacji i oczyszczania wodoru to technologie membranowe, stosowane od dawna m.in. do oczyszczania gazów. Do oczyszczania i separacji wodoru najczęściej stosowane są membrany polimerowe, metaliczne lub elektrolityczne.

EN

The publication presents the available and prospective processes for obtaining and purifying hydrogen in relation to the planned strategic changes in the hydrogen market. Due to the necessity to introduce changes related to the limitation of the use of fossil fuels in order to replace them with less emitting energy sources, mainly renewable ones (RES), changes in both the scale and the manner of using hydrogen will be indispensable. Strategic documents developed in this area indicate that in the 2025–2030 perspective, the use of hydrogen as a transport fuel will increase (e.g. in car, heavy road and rail transport). Changes involving the use of hydrogen from renewable sources in the fields of construction and energy as well the generation of process heat, are also considered. The prospects for increasing the demand for hydrogen from renewable energy sources generate the need to develop new or niche methods of its production, separation and purification. The article analyzes the available methods for the production and purification of hydrogen, which showed that hydrogen is produced on an industrial scale mostly from fossil fuels in the processes of steam and autothermal reforming and partial oxidation. On the other hand, hydrogen from renewable energy sources is obtained in the electrolysis process as well as in biological and thermal processes. The hydrogen recovery efficiency in the currently known processes varies (0.06–80%). The composition of the obtained gas mixture is also different, and therefore it is necessary to select the methods of hydrogen separation and purification depending not only on the requirements for its further use, but also on the composition of the hydrogen-containing post-reaction mixture. For the purification of hydrogen on an industrial scale, the most commonly used technology is pressure swing adsorption (PSA), which allows to obtain hydrogen with a purity of up to 99.99%. If the expected purity does not exceed 95%, it is possible to use the cryogenic distillation method. The third group of hydrogen separation and purification methods are membrane technologies, which have long been used for gas purification, among other things. Polymer, metallic or electrolytic membranes are most often used for hydrogen purification and separation.

2

Wpływ nanomateriałów stosowanych w przemyśle naftowym i gazowniczym na środowisko

Gajec Monika, Kukulska-Zając Ewa, Król Anna, Dobrzańska Marta

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 12

812--820

PL

W ostatnich latach obserwowany jest stały wzrost wykorzystania nanomateriałów w produkcji przemysłowej. Są one również szeroko stosowane w przemyśle naftowym i gazowniczym, w niemal całym łańcuchu dostaw, a więc w zakresie poszukiwań, wierceń, produkcji, a także procesów rafineryjnych. Nanotechnologia znalazła zastosowanie m.in. w płynach wiertniczych i płynach do szczelinowania, cementowaniu szybów naftowych, intensyfikacji wydobycia ropy, zapobieganiu korozji, wykrywaniu węglowodorów, uwalnianiu metanu z hydratów gazowych i zmniejszaniu oporów przepływu w mediach porowatych. Ciągły wzrost zapotrzebowania na nanomateriały oraz zwiększenie ich produkcji prowadzi jednak do wzrostu emisji nanocząstek do środowiska (woda, gleba, powietrze). Nanomateriały nie są obojętne dla środowiska i zdrowia człowieka, a ich coraz powszechniejsze zastosowanie może stanowić zagrożenie. Aby ocenić wpływ nanotechnologii na zdrowie ludzi i środowisko, konieczne jest określenie obecnych i przyszłych źródeł uwalniania, a także ilości nanomateriałów, które mogą przedostać się do środowiska. Istotne jest również opracowanie skutecznych metod, które pozwolą na monitorowanie zawartości nanomateriałów i rozkładu wielkości ich cząstek w różnych elementach środowiska. Do tego celu może służyć spektrometria mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną oraz modułem pojedynczej cząstki (spICP-MS). Ta zaawansowana technika analityczna po odpowiednim przygotowaniu próbki do badań i separacji z matrycy nanocząstek może stanowić skuteczny sposób ich charakterystyki oraz określenia wielkości cząstek. W artykule przedstawiono zastosowanie nanomateriałów w przemyśle naftowym i gazowniczym, opisano wyniki przeglądu obowiązujących aktów prawnych w zakresie wykorzystywania nanomateriałów oraz scharakteryzowano występowanie nanomateriałów w środowisku. Zaprezentowano także przykładowe wyniki badań wyznaczania rozkładu wielkości nanocząstek srebra otrzymane dla próbek środowiskowych różnego typu za pomocą metody spICP-MS. Badania zostały przeprowadzone w Zakładzie Ochrony Środowiska Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego i wykazały, że nanocząstki metali są obecne w próbkach środowiskowych, takich jak odpady wiertnicze czy wody powierzchniowe, w dość szerokim zakresie stężeń i średnic cząstek.

EN

In recent years, there has been a steady increase in the use of nanomaterials in industrial production. Nanomaterials are also widely used in the oil and gas industry, both upstream and downstream, including exploration, drilling, production as well as refining processes. Nanotechnology has been used, among others, in drilling and hydraulic fluids, cementing oil wells, enhanced oil recovery, preventing corrosion, detecting hydrocarbons, releasing methane from gaseous hydrates, and reducing flow resistance in porous media. Continuous growth in the demand for nanomaterials and in their production leads to an increase in the emission of nanoparticles to the environment (water, soil, air). Nanomaterials are not indifferent to the environment and human health, and their growing use may pose a threat to the environment. To determine the impact of nanotechnology on human health and environmental quality, it is necessary to identify the current and future sources and amounts of nanomaterials that will be released into the environment. It is also important to develop effective methods that will allow nanoparticles to be monitored in various elements of the environment. For this purpose, mass spectrometry with inductively coupled plasma and a single particle module (spICP-MS) can be used. After appropriate preparation of the sample for testing and separation of nanoparticles from the matrix, this advanced analytical technique can serve as a reliable method for particle size characterization. The article presents an overview of the applicable legal acts in the field of nanomaterials, a brief description of the use of nanomaterials in the oil and gas industry, as well as exemplary test results for determining the size distribution of silver nanoparticles obtained for various types of environmental samples using the above-mentioned method. The research was carried out at the Department of Environmental Protection of the Oil and Gas Institute – National Research Institute and showed that metal nanoparticles were present in environmental samples, such as drilling waste or surface water, in a fairly wide range of concentrations and particle diameters.

3

Nanomateriały w przemyśle i ich charakterystyka

Gajec Monika, Kukulska-Zając Ewa, Król Anna

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2020

|

R. 23, Nr 11 (265)

4--7

PL

Nanomateriały to nowoczesne materiały stosowane aktualnie w niemal wszystkich dziedzinach naszego życia. Używane są również w przemyśle naftowym i gazowniczym. Rosnąca produkcja i użycie nanomateriałów w sposób nieunikniony prowadzą do ich akumulacji w środowisku, co może nieść poważne, dotychczas jeszcze nie w pełni zidentyfikowane negatywne skutki, zarówno w stosunku do zdrowia ludzkiego, jak i środowiska naturalnego. W artykule przedstawiono przykładowe zastosowanie nanomateriałów, w tym ich wykorzystanie w sektorze górnictwa nafty i gazu. Zwrócono uwagę na podstawowe problemy związane ze stosowaniem nanomateriałów, a także ich oznaczaniem i wyodrębnianiem z matryc próbek środowiskowych.

EN

Nanomaterials are modern materials that are currently present in almost all areas of our lives. They are also used in the oil and gas industry. The increasing production and usage of nanomaterials inevitably lead to their accumulation in the environment, which can have serious, as yet not fully identified, negative effects on both human health and the environment. The article presents an example of the use of nanomaterials, including the oil and gas mining sector. Attention was also paid to the basic problems related to the use of nanomaterials, as well as their marking and separation from environmental sample matrices.

4

Oznaczanie metali w wybranych elementach środowiska w świetle obowiązujących uregulowań prawnych

Gajec Monika, Król Anna, Kukulska-Zając Ewa

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 5

283--292

PL

Liczba substancji, które stanowią potencjalne ryzyko dla środowiska, wciąż rośnie, a ich dopuszczalne stężenia w poszczególnych elementach środowiska różnią się w zależności od kraju. Podczas prowadzenia oceny stanu środowiska przyrodniczego konieczne jest wykorzystywanie selektywnych i czułych metod analitycznych w celu oznaczania zawartości zanieczyszczeń na odpowiednim poziomie stężeń. Otrzymywanie miarodajnych wyników analitycznych jest możliwe przy zastosowaniu określonych procedur postępowania (m.in. posiadanie akredytacji przez laboratorium badawcze) i wykorzystaniu właściwych metodyk. Jeśli metodyki są m.in. powtarzalne, dokładne i czułe oraz zostały sprawdzone przez wieloletnie użytkowanie, mogą stać się metodykami referencyjnymi, co potwierdza dokładną weryfikację tych metodyk, a także gwarantuje otrzymanie dobrej jakości wyników. Jedną z grup substancji, dla których zawartości w elementach środowiska (w wodach, ściekach, glebach) muszą być monitorowane, są metale i metaloidy. Oznaczanie zawartości metali i metaloidów w próbkach środowiskowych jest wymagane prawnie, a dopuszczalne ich stężenia w elementach środowiska są limitowane i ulegają coraz większemu obniżeniu. W artykule opisano przegląd obowiązujących regulacji prawnych w zakresie oznaczania zawartości metali i metaloidów w różnych elementach środowiska (w wodach, ściekach oraz glebach). W artykule zebrano i przedstawiono dopuszczalne graniczne wartości stężeń poszczególnych metali i metaloidów w wodach powierzchniowych i podziemnych, ściekach przemysłowych oraz glebach, jak również metodyki referencyjne zalecane w badaniach i analizach zanieczyszczeń metalami w tych elementach środowiska. Przeprowadzony przegląd dopuszczalnych granicznych zawartości metali i metaloidów w wodach, ściekach oraz glebie pokazał, że wartości te są zróżnicowane w szerokim zakresie w zależności od rodzaju oznaczanego metalu oraz że istnieje konieczność oznaczania tego typu zanieczyszczeń na bardzo niskich poziomach stężeń. Przeprowadzony przegląd regulacji prawnych pokazał także, że zalecanymi metodykami referencyjnymi do oznaczania większości metali w próbkach środowiskowych są atomowa spektrometria emisyjna ze wzbudzeniem w plazmie indukowanej (ang. inductively coupled plasma optical emission spectrometry, ICP-OES), spektrometria mas z plazmą wzbudzoną indukcyjnie (ang. inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS) oraz absorpcyjna spektrometria atomowa (ang. atomic absorption spectrometry, AAS lub ASA). Są to nowoczesne metody instrumentalne, a wybór odpowiedniej metody powinien być uzależniony przede wszystkim od oznaczanych zakresów stężeń i oznaczanych analitów.

EN

: The number of substances that pose a potential risk to the environment is still growing, and their permissible concentrations vary in different countries. When conducting an environmental assessment, it is necessary to use selective and sensitive analytical methods to determine the content of contaminants at appropriate concentration levels. Obtaining reliable analytical results is possible using specific procedures (accreditation of the research laboratory) and using appropriate methodologies. If the methodologies are, for instance, repeatable, accurate and sensitive, and tested by many years of use, they can become reference methodologies, which proves that they are carefully examined and guarantee good results. One of the groups of substances for which the content in environmental elements (in water, wastewater, soils) must be monitored are metals and metalloids. The necessity to determine the content of this type of analytes in environmental samples is required by law, and the permissible concentrations in the environmental elements are decreasing. The article presents an overview of the most important Polish legal acts related to the content of metals and metalloids in various elements of the environment and provides the reference methodologies that should be used to determine this content. The review of the permissible limit values of metals and metalloids in water, sewage and soil showed that the values of acceptable metal and metalloid concentrations vary within a wide range depending on the type of analytes being measured and it is necessary to determine this type of contaminants at very low concentration levels. The conducted overview of regulations showed that it is necessary to determine metals in environmental samples at very low concentration levels. Reference methods recommended by the law for determining most metals in environmental samples are: Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES), Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) and Atomic Absorption Spectrometry (AAS or ASA). Those are instrumental methods, each of them has both advantages and disadvantages. The choice of the appropriate method should depend on the determined concentration ranges, analytes determined, but also the costs of purchasing and using the apparatus.