فرآیند های پاالیش نفت

استاد: دکتر ثباتی

نمک زدایی نفت خام به کمک امواج فراصوت

دو مرحله ای

امین تموزی محمود محمودی

2 فهرستمقدمه

روش های نمک زدایی

نمک زدایی با امواج فراصوت

نمک زدایی دو مرحله ای

شرح آزمایش

نتایج

3 نمک اولین مرحله پاالیش نفت خامزدایی

آب شور عامل خوردگی وگرفتگی تجهیزات

4 روش های نمک زدایی

ته نشینیتانک های جداسازی•شیمیاییاضافه کردن دیمولسی فایر•حرارتیکاهشD گرانروی نفت با گرما•مکانیکیفیلتر-گریز از مرکز•الکتریکیایجاد قطب مثبت و منفی•

5 نمک زدایی با امواج فراصوتآبگیری و

به تازگی از امواج فراصوت به عنوان یک روشکارآمد برای آبگیری و نمک زدایی نفت خام

استفاده می شود. حذف آب از امولسیون نفت و آب ایجاد شده

توسط تزریق عمدی آب به نفت خام به منظور انحالل نمک های محلول در نفت

بر اساس تحقیقات اعمال امواج اولتراسونیک با میتواند باعث جدا سازی 30kHzفرکانس حدود

فاز آب از آلی شود

6 مکانیزم اولتراسونیک

ایجاد گره های فشاری با اعمال موج فراصوت سازماندهی و تجمع قطرات آب به دلیل اختالف

چگالی آب ونفت

7 تک مرحله ای یا دو مرحله ای؟

مشکل پیش رو در تحقیقات گذشته وجودسورفکتانت ها، مواد صمغی و روغنهای اسیدی

در نفت خام سنگین بود که با ایجاد فیلم در سطح قطرات مایع از جداسازی آنها جلو گیری

میکرد. سانتی 80همچنین آزمایش های قبلی در دمای

گراد صورت گرفته بود در حالی که دمای نفت 140 تا 130خام در پاالیشگاه معموال در حدود

درجه سانتی گراد است. و به دلیل ویسکوزیته باال نیاز به زمان اقامت زیاد

دقیقه و فضای زیادی بود.90در حدود با اصالحاتی که در آزمایش صورت گرفت دما به

درجه افزایش و زمان کاهش یافت.100

8 نمک زدایی دو مرحله ای

در مطالعه حاضر از دو مرحله امواج فراصوتبرای بررسی تاثیر دوره دوم امواج بر زمان و

میزان بازده جداسازی صورت گرفته است پس از اعمال امواج فراصوت قطرات تحت تاثیر

نیروی اکوستیک موج ایستاده به سمت گره های فشار مهاجرت می کنند

مرحله اول برای شکستن امولسیون و مرحلهدوم برای به هم پیوستن قطرات است.

9 قانون استوکس

سرعت حد شعاع قطره ها اختالف چگالی بین فاز ها ویسکوزیته

𝑈 𝑡=2𝑟 2∆ 𝜌𝑔9𝜇

افزایش نرخ جدا سازی

افزایش اختالف چگالی ها با رقیق کنندهکاهش ویسکوزیته با افزایش دماافزایش قطر با امواج فراصوت

10

نیروی آکوستیک اولیه قطر قطره انرژی آکوستیک فاصله از ضد گره

فشاری

𝐹 1 ,𝑎𝑐=4𝜋 𝑎3𝑘𝐸𝑎𝑐𝐹 sin (2𝑘𝑥)

مبانی تئوری

11

چون چگالی فاز آبی بیشتر ازچگالی فاز پیوسته )نفت( است

مجموع نیرو های گرانشی و بویانسی به سمت پایین می

باشد مجموع نیروهای وارد بر قطره

بسیار بیشتر از مجموع نیرو های ویسکوز و کشش سطحی بوده و حرکت به راحتی صورت

می گیرد.𝐹1 ,𝑎𝑐+𝐹 𝑛𝑒𝑡 (𝑔−𝑏)

𝐹 𝑣 ,𝑠≫1

مبانی تئوری

12

نیروی آکوستیک ثانویه است باعث

کمک به انعقاد قطرات میشود

حجم دوقطره فاصله مراکز قطرات فاز آبی تراکم پذیری تراکم پذیری فاز

پیوسته

𝐹 2 ,𝑎𝑐=𝑘2𝐸𝑎𝑐

2𝜋 (1−𝛾𝑑

𝛾 𝑓)2𝑉 1𝑉 2

𝑟 2

مبانی تئوری

13 اعمال امواج فراصوت

به دلیل ایجاد گره های فشاری احتمالکویتاسیون وجود دارد

برای جلوگیری از کویتاسیون باید انرژی موج وزمان اعمال آن کنترل شود.

بر این اساس آزمایشاتی صورت گرفته کهبهترین شرایط مشخص شود.

14

آزمایش در یک راکتورbatch برای شکستن امولسیون آب در نفت خام انجام شده

این راکتور شامل یک محفظه ی سیلندری فوالدی و یکبازتابنده فوالد ضد زنگ است

این راکتور در دمای باالیی از نفت خام طراحی شده سانتی گراد( و انرا داخل حمام اب قرار داده 80)باالی

اند و از پشم شیشه به عنوان عایق استفاده شده است

شرح دستگاه مورد استفاده در آزمایش

15 بهترین فرکانس برای دریافت یک موج ایستاده

با توجه به نوع نفت خام و ویژگی هایی چون سرعت صوت در نفت محاسبه شده

استپیزوالکتریکمبدل مورد استفاده مبدل که این مبدل در سیستم های فراصوتی استفاده

می شود سیگنال الکتریکی را به سیگنال ارتعاشی تبدیل

می کند

16

ابتدا نمونه نفت خام با آب که به آنppm 2 ماده ی شکننده امولسیون اظافه شده را

مخلوط کرده سپس مخلوط راهم زده و به داخل راکتور

فرستاده می شود

برای جداسازی آب از نفت دو مرحله امواج فراصوت اعمال میشود

شکستن امولسیونبهم چسبیدن قطرات و افزایش نرخ ته نشینی

نحوه ی انجام ازمایش

17 در این ازمایش دو حالت متفاوت مورد بررسی قرار دادند

1 75-اولین توان w 50 و دومین توان w2 50-اولین توان w 75 و دومین توان w

هدف از انجام این ازمایش پیدا کردن توان ورودی اولیه یا ثانویه ای که باعث

افزایش جداسازی می شودهمچنین برای پیدا کردن زمان ته نشینی مناسب

18 نتایج تجربی از امواج فراصوت

19 پیدا کردن مدت زمان مناسب برای اعمال هر موج

20

before 75 w and time of 45 s s

50 W and time of 45 safter first settling time of 5 min

after second settling time of 5 min.

21 بررسی حالت های دو مرحله ای،تک مرحله ای و بدون اعمال موج

22نتیجه گیری

روش دو مرحله ای نسبت به تک مرحله ایدارای بازده بیشتر

در دو مرحله ای زمان اعمال هر موج فراصوت ثانیه و45به مدت

دقیقه بیشترین جداسازی 5ته نشینی به مدت را خواهد داشت

باتشکر از توجه شما

پایان