18692

۱۸۶۹۲

تخريب امولسيون آب در نفت با استفاده از دي‌الكتروفورز و مدل سازي فرايند آب زدايي

كارشناسي ارشد

فرايندهاي جداسازي

اسفند ۱۳۹۶

دكتر سيد نظام الدين اشرفي زاده

مهندسي شيمي، نفت و گاز

چكيده در هنگام استخراج نفت¬خام، آب موجود در مخازن با نفت خام تشكيل امولسيون مي¬دهد. آب موجود در اين امولسيون مشكلاتي از قبيل خوردگي لوله و تجهيزات، كاهش فعاليت كاتاليست¬ها، افزايش هزينه¬هاي انتقال آب و غيره را براي صنعت نفت و پالايش ايجاد مي¬كند كه شكست امولسيون را به يكي از مهمترين مسائل اين صنايع تبديل كرده است. در اين تحقيق به بررسي تاثير پارامترهاي ولتاژ ميدان الكتريكي غيريكنواخت، دما، ميزان دي¬امولسيفاير (سديم دودسيل سولفات)، شوري آب (نمك NaCl) و مدت زمان اعمال اين پارامترها و همچنين تركيب اين پارامترها بر انعقاد قطرات آب و شكست امولسيون آب در نفت خام (نفت خام آسماري) با استفاده از روش طراحي آزمايش RSM مركب مركزي پرداخته شد. همچنين توزيع اندازه قطرات نيز با روش تصوير برداري تعيين گرديد. با افزايش ولتاژ ميزان جداسازي افزايش يافت كه دليل آن حركت سريع¬تر قطرات دوقطبي شده به سمت ميدان قوي¬تر و برخورد آن¬ها به هم است. با افزايش دما، ويسكوزيته امولسيون نيز كاهش يافته و حركت قطرات را تسهيل مي¬نمايد. افزايش ميزان دي¬امولسيفاير ابتدا به دليل جايگزين شدن به جاي توده آسفالتني اطراف قطرات باعث افزايش جداسازي آب خواهد شد اما اضافه نمودن بيش از حد آن باعث ايجاد لايه¬اي اطراف قطرات آب شده و جداسازي را كاهش مي¬دهد. افزايش شوري آب نيز ابتدا افزايش جداسازي را به همراه دارد كه به دليل افزايش اختلاف چگالي فازها، افزايش جاذبه الكترواستاتيكي و كاهش كشش سطحي بوده اما شوري بيش از حد آب باعث كاهش جاذبه الكترواستاتيكي شده و كاهش جداسازي را به همراه دارد. زمان نيز فاكتور مهمي به شمار مي¬آيد و هر چه مدت زمان اعمالي بيشتر باشد جداسازي نيز به مراتب بيشتر خواهد شد. همچنين مشخص شد كه ولتاژ بيشترين تاثير را در جداسازي آب از امولسيون نفتي دارد. از بين متغيرهاي دوتايي نيز ميزان دي¬امولسيفاير-شوري آب بيشترين تاثير را بر مدل داشت در انتها نيز حالت بهينه آزمايشگاهي و حالت بهينه از طريق RSM حاصل شد كه حالت بهينه از طريق طراحي آزمايش حدود 98 درصد جداسازي را در ولتاژ kV 15، دماي °C 60، غلظت دي¬امولسيفاير ppm 123، ميزان شوري آب ppm 12260، و مدت زمان 15دقيقه نشان مي¬داد. واژه‌هاي كليدي: دي‌الكتروفورز، انعقاد، شكست امولسيون، نفت خام، امولسيون، توزيع اندازه قطرات

1397/01/28

4/17/2018 12:00:00 AM

Abstract In this work, separation of water from the water-in-oil emulsion by a non-uniform electric field in a cylindrical cell was studied. Besides, the effect of temperature, demulsifier concentration, water salinity, and separation time was investigated. In this study, sodium dodecyl sulfate and sodium chloride were used as a demulsifier and a salt, respectively. The experiments were designed by response surface methods (RSM) based on central composite design (CCD). The operational parameters such as voltage, temperature, demulsifier concentration, salinity of water, and separation time were optimized. The contours and 3D response surfaces of water separation efficiency were acquired. A quadratic polynomial model, which was statistically highly significant (R2=0.9950, n=32), was provided by RSM to predict the percentage of water separation. A comparison between experimentally and RSM optimized values were done which indicates that optimized amounts of each parameter were in good agreement with each other. Furthermore, the optimum percentage of water separation was obtained at the voltage of 15 kV, the temperature of 60 °C, the demulsifier concentration of 123 ppm, the salinity of water of 12260 ppm, and the separation time of 12.4 min. At these conditions, the supreme separation of water was 98%. The results show that electric field can be used as an appropriate method of W/O emulsion breaking. Keywords: water separation, W/O emulsion, electric field, response surface methods