25062

ساخت و بررسي اكسيدهاي فلزي نانو ساختار و ارزيابي عملكرد آن‌ها در جذب آسفالتين استخراج شده از نفت خام

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي گرايش ترموسينتيك و كاتاليست

1397

1400/4/9

دكتر امين بازياري و دكتر روح الدين ميري

مهندسي شيمي و نفت و گاز

سفالتين موجود در نفت خام مشكلات زيادي براي توليد، فرآوري و حمل ‌و نقل آن ايجاد مي‌كند كه مهم‌ ترين آن‌ها آسيب به مخزن، خط لوله، غير فعال كردن و مسموميت كاتاليست‌ها مي‌باشد. رسوب آسفالتين به علت اثر بسيار شديد بر قابليت ترشوندگي مخزن موجب كاهش نفوذپذيري و در نتيجه كاهش توليد و افزايش هزينه‌هاي فرآيندي مي‌گردد. به‌ طوركلي مشكل رسوب آسفالتين از مخازن نفت تا تجهيزات فرآيندي و پالايش وجود دارد كه باعث زمان توقف طولاني توليد و هزينه‌هاي پاك‌سازي، تعمير و نگهداري مي‌گردد. با توجه به مشكلات ذكر شده حذف آسفالتين از منابع نفتي امري ضروري است. در اين پژوهش، جذب دو مورد آسفالتين استخراج‌ شده از نفت خام به كمك اكسيدهاي فلزي MgO، SiO2، Al2O3، CaO، Fe2O3، NiO و Co2O3 سنتز شده به روش سل_ژل پچيني بررسي گرديد. براي بررسي عملكرد جاذب‌ها در جذب آسفالتين مقادير مشخص از محلول مدل (تولوئن-آسفالتين) در ظروف شيشه‌اي درب بسته به همراه مقدار مشخصي از جاذب با نسبت g/l 4 به مدت 15 ساعت بر روي شيكر با دور rpm 450 قرار گرفت و غلظت مجهول نمونه‌ها پس اتمام زمان مورد نظر توسط آناليز طيف سنج مرئي و ماوراء بنفش مشخص گرديد. نتايج نشان داد كه دو جاذب MgO، SiO2 عملكرد بهتري را در جذب آسفالتين داشته‌اند. براي اين دو جاذب و Fe2O3 سينتيك جذب با استفاده از مدل‌هاي شبه درجه اول، شبه درجه دوم، الويچ، نفوذ فيلم و نفوذ درون‌ذره‌اي بررسي و شرايط سنتز نيز براي آن‌ها بهينه شد. نتايج به دست آمده نشان داد كه SiO2 و Fe2O3 در دماي كلسينه ي ℃ 600 و MgO در دماي ℃ 500 بهترين عملكرد را داشته‌اند. رفتار جاذب‌ها نيز با استفاده از ايزوترم‌هاي لانگموير، فرندليچ، تمكين و جوانويچ توصيف گرديد. مدل جوانويچ در جذب و الويچ در سينتيك رفتار جاذب‌ها را با 99/0> R^2 به‌خوبي توصيف كردند. به‌ منظور تعيين خواص فيزيكي جاذب‌ها آناليزهايXRD، BET وFESEM-EDX انجام شد. نتايج حاصل از XRD و BETنشان مي‌دهد كه افزايش دماي كلسينه باعث افزايش سايز بلوره و كاهش سطح جاذب‌ها شده است، با اين حال عملكرد سه جاذب MgO، SiO2 و Fe2O3 با افزايش دما بهبود پيدا كرده است. نتايج FESEM-EDX نشان داد كه براي جاذب‌ها به غير از NiO وCo2O3 كلوخه شدن خاصي ديده نمي‌شود.

1400/05/08

Fabrication and evaluation of nanostructured metal oxides and their performance in adsorption of asphaltene extracted from crude oil

6/30/2022 12:00:00 AM

Asphaltene in crude oil causes many problems for production, processing and transportation, the most important of which are damage to the tank, pipeline, deactivation and poisoning of catalysts. Asphaltene deposition due to the very strong effect on reservoir wettability reduces permeability and thus reduces production and increases process costs. In general, there is the problem of asphaltene deposition from oil reservoirs to process and refining equipment, which causes long downtime and costs of cleaning, maintenance and upkeep. Due to the mentioned problems, it is necessary to remove asphaltene from oil resources. In this study, the adsorption of two cases of asphaltene extracted from crude oil by metal oxides MgO, SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3, NiO and Co2O3 synthesized by Pechini sol-gel method was investigated. To evaluate the performance of adsorbents in asphaltene adsorption, certain amounts of model solution (toluene-asphaltene) in closed glass jars with a certain amount of adsorbent at a ratio of 4 g / l for 15 hours were placed on a shaker at 450 rpm the samples were identified by UV-visible analysis after the desired time. The results showed that the two adsorbents MgO and SiO2, had better performance in asphaltene adsorption. For these two adsorbents and Fe2O3 the adsorption kinetics were optimized using pseudo-first-order, pseudo- second -order, Elovich, film- diffusion and intra-particle-diffusion models, and the synthesis conditions were also optimized for them. The results showed that SiO2 and Fe2O3 at calcination temperature of 600℃ and MgO at 500℃ had the best performance. The behavior of the adsorbents was also described using the Langmuir, freundlich, Temkin, and Jovanovich isotherms. The Jovanovich model in adsorption and the Elovich model in kinetics well described the behavior of adsorbents with R^2> 0.99. XRD, BET, and FESEM-EDX analyzes were performed to determine the physical properties of the adsorbents. The results of XRD and BET show that increasing the calcination temperature increased the crystal size and decreased the adsorbent surface, however the performance of the three adsorbents MgO, SiO2 and Fe2O3 improved with increasing temperature. FESEM-EDX results showed that no specific agglomeration was observed for adsorbents other than NiO and Co2O3

آسفالتين , اكسيد فلز , ايزوترم , سينتيك , نانو , سل ژل , پچيني , جذب

Asphaltene , Metal oxide , Isotherm , Kinetics , Nano , Sol gel , Pechini , Absorption