جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران 1022-7768 41 2 2022 08 23 Modeling of Demulsification Process of Crude Oil Emulsions from Wastewater of Desalination Plant مدل‌سازی فرایند جداسازی قطره‌های نفت خام امولسیونی از پساب واحد نمک‌زدایی 361 375 44710 FA محمد رضا طلاقت بخش مهندسی شیمی، نفت و گاز دانشگاه صنعتی شیراز پیام پرواسی بخش مهندسی شیمی، نفت و گاز دانشگاه صنعتی شیراز رضا ارجمند بخش مهندسی شیمی، نفت و گاز دانشگاه صنعتی شیراز Journal Article 2020 01 05 The crude oil contains various contaminants including water, gas and sediments which should be removed in desalination unit. In addition, the wastewater from desalination unit should be refined to remove the oil droplets. In this work, a mathematical model was presented for demulsification process of crude oil emulsions from wastewater of desalination plant. A nonlinear hyperbolic integral differential equation was obtained by population balance method. The population balance integral equation terms were simplified using fixed pivot method and a system of partial differential equation (PDE) were obtained. The partial equations were converted into systems of ordinary differential equations (ODE) using the method of line. The ODEs were solved by the application of MATLAB Software. The profile of volumetric distribution of oil droplets, mean droplet diameter (D4,3), and oil separation rate along the height of the system at different times were reported. The accuracy of the model was examined by comparing with experimental data of water dispersion in oil system obtained from literature. Then, the model was applied to predict the oil in water systems and the effects of viscosity and density crude oil on separation of dispersed phase and mean droplet diameter (D4,3) were investigated. Finally, adjustable coefficients in the equations were estimated. The results showed that, by reducing the density of crude oil the settling velocity increases. Furthermore, the decreasing in crude oil viscosity will lead to increase the frequency collision droplets and oil separation. نفت خام متشکل از آلودگی‌های گوناگون آب نمک، گاز و رسوب است که باید در واحد نمک‌زدایی جداسازی شوند. در ادامه جداسازی، پساب تولیدی واحد نمک‌زدایی نیز باید از قطره‌های نفت تصفیه شود. در این پژوهش یک مدل ریاضی برای جداسازی قطره‌های تعلیقی نفت از پساب واحد نمک زدایی ارایه شده است. در نتیجه موازنه جمعیت، یک معادله غیرخطی هایپربولیکی انتگرالی دیفرانسیلی به‌دست آمد و جمله انتگرال‌های موازنه جمعیت آن با استفاده از روشFixed-pivot ساده شدند. معادله‌های جزئی (PDE) به‌دست آمده با استفاده از روش خط (Method of line) به یک دسته معادله‌های معمولی (ODE) تبدیل شدند. این دسته معادله‌های (ODE) با استفاده از روش عددی اختلاف محدود و به کمک نرم افزار MATLAB حل شدند. پروفیل توزیع حجمی قطره‌های نفت، میانگین قطر قطره‌ها، میزان جداسازی نفت در طول ارتفاع سامانه در زمان‌های گوناگون بررسی و ثبت شدند که نتیجه‌ها نشان داد میزان درصد حجمی نفت در پایین مخزن نسبت به بالای آن 40% کاهش یافته است. نتیجه‌های به‌دست آمده از مدل‌سازی برای تعلیق‌های نفت در آب با داده‌های آزمایشگاهی موجود در منابع مقایسه شدند. در این پژوهش همچنین تأثیر پارامتر گرانروی و چگالی بر افزایش جداسازی فاز پراکنده و میانگین قطر قطره‌ها نیز بررسی شدند. شایان ذکر است که در این بررسی ضریب‌های تنظیم پذیر موجود در معادله‌ها با توجه به برنامه بهینه‌سازی DE تنظیم شد. نتیجه‌ها نشان داد که با کاهش چگالی و گرانروی نفت خام، اندازه متوسط قطره‌های نفت تا حدود 20% بزرگ‌تر می‌شوند و در نتیجه میزان جداسازی افزایش می‌یابد.

https://www.nsmsi.ir/article_44710_dbc97b125b9f02dee3823b2ca58a0f2d.pdf