فهرست مطالب

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول: مقدمه و مفاهیم اولیه.

همواره نفت خام استخراج شده از چاه با ناخالصی‌های مختلفی از جمله گل، ذرات جامد، آب، نمک، املاح، مقادیر اندکی از فلزات وانادیوم، نیکل، مس، کادمیوم، سرب، و آرسنیک همراه است. این ناخالصی‌ها می‌بایست قبل از ورود به پالایشگاه به حداقل میزان ممکن برسند تا از بروز مشکلات جلوگیری شود. در بین ناخالصی‌ها،‌ خطرناک‌ترین آن‌ها وجود نمک در نفت خام است. ترکیب نمک محلول در نفت خام معمولاً به صورت کلرید سدیم و نمک‌های منیزیم و کلسیم می‌باشد. با گرم نمودن نفت خام، مخلوطی از ترکیبات کلرید، سولفات‌ها و کربنات‌های جامد بر جای می‌ماند و نمک‌های حل شده در نفت هیدروژن کلرید آزاد می‌کنند. وجود حتی مقادیر اندک کلریدریک، خاصیت خورندگی ترکیبات سولفوری را افزایش می‌دهد.

وجود مقادیر زیاد آب نمک در نفت موجب بروز مشکلات بزرگ و خسارات مالی سنگین و مکرر می‌شود. زیرا:

  • نمک‌های محلول در آب خاصیت خورندگی[1] شدید دارند و باعث سوراخ شدن دستگاه‌ها و تجهیزات گرانبهای بهره‌برداری از جمله لوله‌ها، شیرها، تلمبه‌ها، مخازن و کشتی‌های نفتکش می‌شوند. بخش‌های داخلی برج‌های تقطیر پالایشگا‌ها را سوراخ می‌کند که از سرویس خارج کردن و تعمیر آن‌ها مخارج سنگینی را به شرکت‌ها تحمیل می‌کند.
  • به جای ماندن رسوب املاح بر سطح داخلی تجهیزات باعث گرفتگی و افزایش افت فشار می‌شود، لوله‌های دستگاه‌های گرم کننده نفت را مسدود نموده و سبب بالا رفتن حرارت و فشار آن‌ها می‌شود.
  • موجب مسمومیت کاتالیست شده و کاتالیست را غیر فعال می‌کند یا فعالیت آن را کاهش می‌دهد.
  • قسمتی از مخازن و لوله‌های نفت توسط آب اشغال می‌شود، در نتیجه هزینه‌های ثابت و عملیاتی افزایش می‌یابد و حجم نفت ارسالی نیز کاهش خواهد یافت.
  • کیفیت و خواص نفت تغییر می‌کند. دانسیته نفت خام می‌تواند از kg/m3 800 برای نفت خالص تا kg/m3 1030 برای امولسیون تغییر کند. بیشترین تغییرات در ویسکوزیته مشاهده می‌شود که به عنوان نمونه می‌تواند از چند میلی پاسکال ثانیه تا 1000 میلی پاسکال ثانیه افزایش یابد. درجه API نفت کاهش می‌یابد،‌ در نتیجه ارزش و قیمت نفت کاهش می‌یابد [1].

آب نمک موجود در نفت خام بر اساس قطر قطرات پراکنده در آن به سه دسته آب آزاد، آب امولسیون شده و آب حل شده تقسیم می‌شود. قطرات درشت آب که به صورت آزاد در نفت پراکنده‌اند، در مدت زمانی کمتر از پنج دقیقه در ته ظرف ته‌نشین می‌شوند. بخشی از آب نیز به صورت قطرات ریز امولسیون در نفت معلق می‌ماند و هیچ‌گاه خودبه‌خود ته‌نشین نمی‌شود. هر چه قطرات ریزتر باشند جدا کردن آ‌ن‌ها از نفت خام مشکل‌تر است. آب حل شده در نفت نیز ته‌نشین نمی‌شود و در عمل تنها راه جداسازی آن، پایین آوردن درجه حرارت است. حلالیت آب در نفت تا حد زیادی تابع درجه حرارت و نوع هیدروکربن‌های موجود در نفت خام است.امولسیون به مخلوطی اطلاق می‌شود که قطرات یک مایع غیر قابل حل در مایع دیگر، پراکنده شده باشند. امولسیون‌ها در صنایع مهمی از جمله صنایع غذایی، آرایشی، تولید خمیر کاغذ و مقوا، سیالات بیولوژیکی، دارویی، صنعت کشاورزی و مهندسی نفت یافت می‌شوند [2]. مایعی که به صورت قطرات کوچک پراکنده و ناپیوسته است را فاز پراکنده، و مایعی که آن‌ها را احاطه کرده را فاز پیوسته نامند.

1-1-1- عوامل موثر در پایداری امولسیون‌ها

امولسیون آب در نفت خام ممکن است در هر یک از مراحل تولید نفت و صنایع فرآیندی به‌وجود آید؛ و به وسیله‌ی طیف وسیعی از مواد طبیعی موجود در نفت یا عوامل مختلف، پایدار بماند. پایداری امولسیون‌ها وابسته به عوامل مختلفی است که در ادامه به آن‌ها اشاره خواهد شد [3].

1-1-1-1-اندازه قطره‌ها

هرچه قطر قطرات فاز پراکنده بزرگتر باشد، امولسیون ناپایدارتر خواهد بود. بنابراین اگر با استفاده از روش‌های فیزیکی و شیمیایی بتوان قطرات امولسیون را به هم متصل کرد، قطرات بزرگتری بوجود می‌آید که در اثر اختلاف وزن مخصوص آب نمک و نفت ته‌نشین می‌شوند.

1-1-1-2- اختلاف دانسیته فاز پیوسته و فاز پراکنده

همان‌طور که ذکر شد، عامل ته‌نشین شدن قطرات آب پراکنده در نفت، اختلاف دانسیته بین دو فاز می‌باشد. اگر اختلاف دانسیته فاز پیوسته و فاز پراکنده کم باشد, امولسیون پایدارتر است و جداسازی فاز پراکنده سخت‌تر صورت می‌گیرد. وجود نمک در آب موجب افزایش دانسیته امولسیون شده، در نتیجه اختلاف دانسیته بین آب و نفت افزایش می‌یابد. لذا ته‌نشین شدن قطرات آب با سرعت بیش‌تری صورت می‌گیرد.

1-1- مقدمه………………………………………………………………………………….. 2

1-1-1- عوامل موثر در پایداری امولسیون‌ها………………………………………………. 4

1-2- تاریخچه جدا کردن آب از نفت خام………………………………………………….. 7

1-3- روش‌های جداسازی آب‌نمک از نفت خام…………………………………………… 8

1-3-1- ته‌نشینی توسط نیروی ثقل……………………………………………………….. 8

1-3-2- روش‌ حرارتی………………………………………………………………………… 9

1-3-3- استفاده از مواد شیمیایی………………………………………………………… 9

1-3-4- شست‌وشو با آب خالص‌تر……………………………………………………… 10

1-3-5- روش‌های مکانیکی………………………………………………………………. 10

1-3-5- روش الکتریکی………………………………………………………………….. 11

1-3-6- استفاده از غشاء……………………………………………………………… 12

1-3-7- استفاده از امواج اولتراسونیک و میکروویو………………………………….. 12

1-3-8- روش بیولوژیکی…………………………………………………………………. 13

1-4- شرح فرآیند نمک‌زدایی الکترواستاتیک………………………………………….. 13

1-5- امولسیون‌سازی در شیر اختلاط………………………………………………… 16

1-5-1- راندمان اختلاط………………………………………………………………… 17

1-5-2- آب رقیق‌کننده………………………………………………………………… 17

1-6- اصول نمک‌زدایی الکترواستاتیکی…………………………………………….. 19

1-6-1- جریان متناوب… ……………………………………………………………..19

1-6-2- جریان مستقیم……………………………………………………………… 21

1-6-3- ترکیب میدان‌های متناوب و مستقیم…………………………………….. 22

1-6-4- فرکانس دوگانه……………………………………………………………… 24

فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته

تاکنون تحقیقات زیادی بر روی فرآیند نمک‌زدایی صورت گرفته است. تمرکز بسیاری از این تحقیقات بر روی روش‌های آزمایشگاهی جداسازی می‌باشد. در این پژوهش‌ها اثر پارامترهایی نظیر دما، مقدار آب تازه، نرخ ورود خوراک، غلظت امولسیون‌شکن، زمان ماند مواد درون مخزن نمک‌زدا، شدت میدان اعمال شده در مخزن الکترواستاتیک و شدت اختلاط، بر روی راندمان جداسازی آب و نفت بررسی شده است. تمرکز برخی از پژوهش‌ها نیز بر مدلسازی اختلاط آب و نفت و عملیات جداسازی آب و نفت در حضور و یا عدم حضور میدان الکتریکی می‌باشد. در اکثر تحقیقات صورت گرفته، مدل موازنه جمعیت به دلیل دقت و سرعت قابل قبول در پاسخ‌دهی نسبت به سایر روش‌ها بیشتر مورد استفاده قرار گرفته است. هم‌چنین هدف برخی از تحقیقات بهینه‌سازی شرایط عملیاتی واحد نمک‌زدایی جهت کمینه کردن غلظت آب و نمک محصول خروجی بوده است.

2-1- مطالعات صورت گرفته در زمینه امولسیون‌سازی

اختلاط آب تازه با امولسیون آب و نفت به منظور ایجاد یک امولسیون سبک جهت نمک‌زدایی از نفت خام، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است.چن[1] همکاران فرآیند اختلاط آب و نفت را در یک مخزن همزن‌دار بر اساس مدل موازنه جمعیت و با در نظر گرفتن ترم شکست قطرات مورد مطالعه قرار دادند [9]. آن‌ها با استفاده از یک روش بهینه‌سازی و به کمک داده‌های آزمایشگاهی، پارامترهای تجربی مدل را به دست آوردند. مدل بدست آمده کارایی بسیار بالایی در پیش‌بینی سایز قطرات و نرخ توزیع آن‌ها نشان داد.آلپایوس[2] و همکاران پدیده اختلاط آب و نفت را در یک مخزن همزن‌دار به عنوان یک سیستم امولسیون منظم مورد مطالعه قرار دادند. آن‌ها سیستم را با استفاده از مدل موازنه جمعیت و در نظر گرفتن نرخ شکست و به‌هم پیوستگی قطرات مدلسازی کردند و اندازه قطرات و توزیع آن‌ها را به دست آوردند [10]. هم‌چنین اثر شدت اختلاط و نوع رژیم جریان را بر رفتار سیستم مطالعه نمودند.هاکانسون[3] و همکاران در سال 2009 تشکیل امولسیون را در یک همگن‌کننده فشار بالا[4] را به صورت دینامیکی مورد مطالعه قرار دادند [5]. آن‌ها با استفاده از معادله موازنه جمعیت، شکست، به هم چسبیدن و جذب ماکرومولکول‌های امولسیفایر را بررسی نمودند. آن‌ها در مطالعه خود فرض کردند جذب و به هم چسبیدن ذرات توسط سرعت برخورد پایدارکننده‌های ماکرومولکولی کنترل می‌شود و مدل بر اساس انتقال همرفتی و نفوذی در جریان آشفته است.

رایکار[5] و همکاران در سال 2010 اختلاط آب و نفت را در یک همگن‌کننده فشار بالا و با در نظر گرفتن ترم شکست ذرات مدلسازی کردند [11]. آن‌ها شکست قطره‌ها را ناشی از گرداب‌های آشفته[6] و برش‌های آشفته[7] در نظر گرفتند.عزیزی[8] و تاویل[9] در سال 2011 فرآیند شکست و به هم چسبیدن قطرات امولسیون روغن در آب را تحت شرایط آشفته درون یک همزن استاتیک، با استفاده از معادله موازنه جمعیت شبیه‌سازی کردند [12]. مایندارکار[10] و همکاران در سال 2012 تشکیل امولسیون نفت و سورفکتانت را در یک همگن‌کننده فشار بالا مورد مطالعه قرار دادند [13]. در این مطالعه دو ترم شکست و به‌هم‌چسبیدگی ذرات در نظر گرفته شده و نتایج مدل ارائه شده با مدل‌های ساده‌تر که از ترم به هم چسبیدگی ذرات صرف‌نظر می‌کنند؛ مقایسه گردید. با توجه به تأثیر افزایه تعلیق‌کننده بر کشش سطحی، آن‌ها کشش بین سطحی آب و نفت را بر اساس غلظت تعلیق‌کننده و به کمک یک رابطه تجربی تصحیح کردند. مقایسه نتایج مدل و داده‌های تجربی نشان داد مدل ریاضی توانایی بسیار بالایی در پیش‌بینی اندازه و توزیع قطرات دارد.میتره[11] و همکاران شکست و به هم چسبیدن قطرات آب موجود در نفت را هنگام عبور سیال از درون تجهیزاتی نظیر شیر مدلسازی کردند [14]. آن‌ها صحت مدل ارائه شده را به کمک نتایج حاصل از آزمایشات مربوط به عبور امولسیون از یک مجرا مورد ارزیابی قرار دادند. هم‌چنین از معادله موازنه جمعیت برای برقراری رابطه بین نحوه توزیع ذرات ورودی و خروجی استفاده کردند و یک مدل جدید برای پدیده شکست، ارائه نمودند.

2-2- مطالعات صورت گرفته در زمینه جداسازی آب از نفت

بعد از اختلاط آب تازه با امولسیون آب و نفت، جداسازی دو فاز آبی و آلی قدم بعدی در عملیات نمک‌زدایی می‌باشد.مانگا[12] و استون[13] به هم چسبیدن قطره‌ها و حباب‌ها در یک امولسیون به صورت تئوری و تجربی مورد بررسی قرار دادند. بررسی نمودند [15]. آن‌ها یک چارچوب مناسب برای مدلسازی به هم چسبیدن ذرات در امولسیون رقیق ارائه کردند و معادله‌ای برای نرخ به هم چسبیدن بدست آوردند. هم‌چنین مدل دینامیکی جمعیت یک بعدی را برای بدست آوردن توزیع اندازه حباب‌ها به کار بردند. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که تغییر شکل ذرات باعث افزایش نرخ به هم چسبیدن می‌شود و صحت  این نتیجه را با نتایج آزمایشگاهی مقایسه کردند.یو[14] و قدیری[15] تأثیر جهت میدان الکتریکی و هندسه و شکل الکترودها را بر رفتار قطره‌های آب موجود در نفت مورد مطالعه قرار دادند [16]. آن‌ها با اعمال میدان الکتریکی پالسی[16] بر امولسیون آب-نفت، به صورت تحلیلی و آزمایشگاهی محدوده‌ی زاویه‌ای که قطره‌های تحت میدان نیروی جاذبه به هم وارد می‌کنند را تعیین نمودند. نتایج نشان داد به هم چسبیدن قطره‌ها زمانی روی می‌دهد که میدان در جهت خط واصل بین مراکز قطره‌ها وارد شود.چیسا[17] تأثیر میدان الکتریکی متناوب را بر روی حرکت دوبعدی قطرات آب موجود در نفت، بر اساس نیروهای وارد بر یک قطره، بررسی نمود [17]. او قطرات را به صورت کروی فرض کرده و هیدرودینامیک اثر متقابل بین قطره‌ها و فاز نفت را به همراه تأثیر میدان الکتریکی در نظر گرفت. هم‌چنین در مطالعه خود فرض کرد اگر قطره‌ها به هم برخورد کنند، به هم چسبیدن و یکی شدن آن‌ها اتفاق می‌افتد. چیسا و میلهم[18] با استفاده از یک مدل ریاضی، تأثیر نیروها را بر روی سینتیک قطره‌ای که در حال سقوط به سمت یک قطره ثابت است را بررسی نمودند [18]. آن‌ها حرکت قطره را ناشی از اثرات نیروهای بویانسی، درگ، تخلیه فیلم[19] و نیروهای بین مولکولی در نظر گرفتند.لس[20] و همکاران در سال 2008 عملکرد یک مخزن الکترواستاتیکی را با بررسی آزمایشگاهی میزان آب جدا شده از نفت و توزیع قطرات آب در آن را برای نفت یک میدان نفتی در انگلیس، مورد مطالعه قرار دادند [19]. آن‌ها عملکرد میدان الکتریکی متناوب را به تنهایی و به همراه مواد امولسیون‌شکن بررسی نمودند. نتایج حاصل از تحقیقات آن‌ها نشان ‌داد استفاده همزمان از میدان الکتریکی و مواد شیمیایی تعلیق شکن به مراتب بهتر از استفاده از هر یک به تنهایی است؛ و مقدار آب و نمک در خروجی استفاده همزمان از دو روش بسیار کمتر از هر کدام از روش‌ها به تنهایی است.برسیانی[21] و همکاران در سال 2010 روش ماشین‌های سلولی[22] را برای شبیه‌سازی جدایی فازهای امولسیون آب-نفت بررسی نمودند [20]. آن‌ها سرعت قطره‌ها را با استفاده از موازنه نیروهای وارد شده بر یک جفت از قطره‌های یک گروه بدست آوردند و روش ماشین‌های سلولی را برای تمام گروه‌های قطره‌ها به کار بردند. روش ارائه شده توسط آن‌ها توانایی پیش‌بینی مقدار آب جدا شده از امولسیون تحت شرایط مختلف را داشت و مطابقت خوبی با داده‌های یک واحد صنعتی نشان داد.میدانشاهی[23] و همکاران تغییرات غلظت نمک و تغییر اندازه قطرات آب را در حضور میدان الکتریکی متناوب و در طول دستگاه الکترواستاتیک، با استفاده از معادله موازنه جمعیت دو متغیره بررسی کردند [21]. آن‌ها صحت مدل خود را با داده‌های حاصل از یک واحد پایلوت ارزیابی نمودند. هم‌چنین تأثیر نمک‌زدایی دو مرحله‌ای را بر روی مقدار آب و نمک باقی‌مانده در نفت را بررسی نمودند و پارامترهای مدلسازی خود را بهینه‌سازی کردند.کیانی[24] و همکاران یک واحد نمک‌زدای الکترواستاتیک جریان متناوب واقع در منطقه گچساران را با استفاده از شبکه عصبی مدلسازی کردند [22]. در این مدل دما، شدت ولتاژ، نرخ آب تازه و نفت ورودی، میزان نمک ورودی و غلظت افزایه امولسیون‌شکن به عنوان ورودی شبکه در نظر گرفته شده است. مدل ارائه شده توسط آن‌ها نتایج قابل قبولی در پیش‌بینی راندمان جداسازی آب و نمک نشان داده است.محمدی[25] و همکاران در سال 2014 نزدیک شدن و به هم چسبیدن دو قطره در حال سقوط درون فاز نفتی ساکن و بدون حرکتی که تحت تأثیر یک میدان الکتریکی قرار دارد را به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار دادند [23]. آن‌ها موقعیت‌های مختلف قطره‌ها، فاصله‌های مختلف بین دوقطره، زوایای مختلف دو قطره نسبت به میدان و شدت‌های مختلف میدان را مطالعه کردند. نتایج آزمایش‌ها نشان داد هرچه میدان قوی‌تر و فاصله  قطره‌ها نسبت به یکدیگر کمتر باشد، به هم چسبیدن قطره‌ها با شتاب بیشتری صورت می‌گیرد و هر چه زاویه بین قطره‌ها و میدان از صفر درجه فاصله داشته باشد، شتاب به هم چسبیدن قطره‌ها کاهش می‌یابد.

2-1- مطالعات صورت گرفته در زمینه امولسیون‌سازی……………………….. 26

2-2- مطالعات صورت گرفته در زمینه جداسازی آب از نفت………………….. 28

فصل سوم: مدلسازی

معادله موازنه جمعیت[1] بیان‌کننده هیدرودینامیک یک فاز پراکنده در حال حرکت در فاز پیوسته است. در این معادله چگونگی شکست و به هم چسبیدن قطرات و در نتیجه تغییر در نحوه توزیع قطره‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد. معادله موازنه جمعیت در سیستم‌های مختلف از جمله استخراج کننده‌های مایع-مایع، راکتورهای جریان پیوسته حلقه مارپیچی[2]، برج‌های حباب کار[3]، سیستم‌های فازی مایع-مایع، سیستم‌های فازی پیوسته هم‌زده شده[4] و به طور کلی هر فاز پراکنده در یک فاز پیوسته مورد استفاده قرار می‌گیرد.حداقل تعداد مختصاتی که بتواند تمام خواص گستره‌ای از ذرات را تعیین نماید، فضای فاز ذرات[5] نام دارد. فضای فاز ذرات معمولا به دو بخش مختصات داخلی و مختصات خارجی تقسیم می‌شود. مختصات خارجی فضای فاز ذرات همان مختصات ساده فضایی ذرات در سیستم است. مختصات خارجی در شرایطی که سیستم کاملاً به هم خورده باشد قابل صرف‌نظر کردن است. در این حالت معمولاً خواص به صورت بر واحد حجم بیان می‌شوند.

مختصات داخلی فضای فاز ذرات عبارتست از خواص مستقلی که بتوانند تمام خواص قابل اندازه‌گیری گستره‌ای از ذرات را به طور کامل بیان کنند. به عنوان مثال، اندازه ذرات، سطح و حجم به عنوان مختصات داخلی ذرات شناخته می‌شوند.در یک محیط ذرات می‌توانند متولد شوند یا از بین بروند. تولد و مرگ ذرات به شرایط کل سیستم یا ذرات در فضای فازی ذرات بستگی دارد. به عنوان مثال پدیده شکست ذرات می‌تواند موجب مرگ تعدادی از ذرات و تولد ذرات جدید شود. فرم ریاضی توصیف پدیده‌های مرگ و تولد ذرات جدید باعث تعریف انتگرال‌هایی از گستره اندازه ذرات و به دنبال آن حل سیستم‌های دیفرانسیلی-انتگرالی[6] می‌‌شود.با تعریف n(r,x,t)، متوسط تعداد ذرات در واحد حجم[7] که در زمان t و در موقعیت r، خاصیت x را دارند؛ معادله عمومی موازنه جمعیت به صورت زیر است [24]:

3-1- معادله موازنه جمعیت……………………………………………………… 33

3-2- مدلسازی شیر اختلاط…………………………………………………….. 35

3-2-1- تابع شکست……………………………………………………………… 36

3-2-2- ضریب به هم چسبیدگی………………………………………………. 38

3-3- آنالیز مسیر حرکت قطره در حضور میدان الکتریکی……………………. 40

3-3-1- نیروی الکتریکی القایی……………………………………………….. 40

3-3-2- نیروی واندروالس……………………………………………………… 43

3-3-3- توابع حرکت نسبی………………………………………………….. 45

3-3-4- معادله مسیر حرکت…………………………………………………. 46

3-4- مدلسازی دستگاه نمک‌زدای الکترواستاتیک تحت تأثیر میدان‌های الکتریکی متناوب   افقی و عمودی ……………………………………………………………. 47

3-5- خواص فیزیکی آب نمک و نفت خام………………………………… 50

3-6- روش حل معادله موازنه جمعیت… …………………………………52

فصل چهارم: نتایج و تحلیل داده‌ها

در این فصل نتایج حاصل از مدلسازی فرآیند نمک‌زدایی نفت خام ارائه شده است. ابتدا نتایج حاصل از مدلسازی شیر اختلاط بررسی شده و در ادامه نتایج حاصل از آنالیز مسیر حرکت قطرات در حضور میدان الکتریکی متناوب و در آخر نیز نتایج حاصل از مدلسازی دستگاه نمک‌زدای الکترواستاتیک ارائه شده  است. لازم به ذکر است، خروجی شیر اختلاط به عنوان ورودی مخزن نمک‌زدای الکترواستاتیک در نظر گرفته شده است. در پایان نتایج بدست آمده با داده‌های موجود از یک واحد صنعتی مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند.

4-1- نتایج حاصل از مدلسازی شیر اختلاط

نحوه توزیع قطرات فاز پراکنده در جریان خروجی از شیر اختلاط وابسته به مقدار و نحوه توزیع قطرات جریان ورودی به شیر است. این مقدار و توزیع آن با توجه به دبی نفت ورودی، مقدار آب موجود در نفت خام و مقدار آب رقیق کننده‌ اضافه شده به جریان، تعیین می‌گردد. در این مطالعه توزیع اولیه مناسب با توجه به اطلاعات موجود در جدول 1-4 در نظر گرفته شده‌ است.

شکل 4-1 نحوه تغییر تعداد قطرات آب را در طول شیر اختلاط و در مکان‌های مختلف نشان می‌دهد. با عبور جریان از درون شیر، قطرات موجود به قطرات کوچک‌تر شکسته می‌شوند. با حرکت در طول شیر اختلاط شکست قطرات تحت تأثیر تنش‌های خارجی به میزان بیش‌تری رخ داده و امولسیونی با قطرات کوچکتر به وجود می‌آید. در این شکل نمودار قرمز رنگ توزیع اولیه قطرات در جریان ورودی به شیر اختلاط را نشان می‌دهد. قطر قطرات ورودی در محدوده µm 1300-50 قرار دارد. با گذشت زمان و پس از طی کردن نیمی از طول شیر اختلاط توسط جریان، قطرات کوچک‌تر تولید شده و قطرات بزرگ از محیط حذف می‌شوند. نمودار خط‌چین سبز رنگ جریان خروجی از شیر اختلاط را نشان می‌دهد. پس از زمان ماند کافی قطر قطرات در محدوده µm 430-6/1 قرار گرفته است. همان‌گونه که شکل نشان می‌دهد با زمان ماند امولسیون درون شیر اختلاط، تعداد قطرات کوچک در سیستم افزایش می‌یابد به‌ طوری‌که بیشینه مقدار از قطر µm 370 در ورودی به قطر µm 126 در خروجی منتقل شده است. برای قطرات کوچک نمودار به سمت بالا، و برای قطرات بزرگ نمودار به سمت پایین جابه‌جا  شده است.

4-1- نتایج حاصل از مدلسازی شیر اختلاط……………………………. 56

4-2- نتایج آنالیز حرکت قطرات در حضور میدان الکتریکی متناوب…… 60

4-3- نتایج حاصل از مدلسازی دستگاه الکترواستاتیک……………… 62

4-3-1- دستگاه الکترواستاتیک یک مرحله‌ای میدان افقی………… 64

4-3-2- ارزیابی صحت مدلسازی انجام شده……………………….. 72

4-3-3- دستگاه الکترواستاتیک دو مرحله‌ای میدان افقی…………. 74

4-3-4- دستگاه الکترواستاتیک میدان عمودی……………………. 81

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات.

مراجع…………………………………………………………………….. 86

ABSTRACT

  In this study, a detailed mathematical model is developed to predict the separation of saline water in single stage and two stages industrial crude oil desalting plants at steady state condition. The considered desalting plant consisted of a mixing valve and AC electrostatic desalting drum that were connected in series. The mixing valve and desalter drum with horizontal electric field, are modeled based on population balance method considering water droplet breakage and coalescence to predict the droplet size distributions. The class method as a common mathematical technique was used to solve the population balance equation. The accuracy of the developed mathematical model and assumptions were evaluated using industrial data from a desalting plant. Therefore in a single stage desalting, the effect of pressure drop in the mixing valve, dilution water, temperature of continuous and dispersed phases and electric field strength on the desalting and dehydration efficiency were assessed. Similarly in two stages desalting plant, the effect of second stage mixing valve pressure drop, injected fresh water to the second stage and strength of electric field in separation efficiencies in various stages were investigated. Finally, separation of saline water in vertical electric field was modeled and its results were compared with horizontal electric field.



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان