بررسی آزمایشگاهی کارایی پلیمرهای سلولزی زیست تخریب پذیر در شکست امولسیون آب در نفت

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

نفت خام استخراج شده از مخازن دارای مقدارهای زیادی آب نمک، خاک و یون ها می باشد. تنش ­های وارد شده به نفت خام در هنگام استخراج و بهره برداری موجب تبدیل بخش زیادی از این مخلوط به امولسیونی پایدار از آب در نفت می شود. این امولسیون در صورت جدا نشدن از نفت، موجب بروز مشکل­ های جدی مانند خوردگی تجهیزها، افزایش افت فشار در خطوط لوله و مسموم­ شدن کاتالیست های مورد استفاده در فرایندهای پایین دستی خواهد شد. استفاده از مواد شیمیایی تعلیق شکن برای ناپایدار کردن لایه ی فیلم ایجاد شده اطراف قطره های آب و شکست امولسیون مرسوم ترین روش مورد استفاده در جداسازی آب از نفت می باشد. هدف از این پژوهش بررسی کارایی چهار تعلیق شکن شیمیایی زیست تخریب پذیر از گروه ترکیب­ های سلولزی شامل سلولز استات، کربوکسی متیل سلولز با نام تجاری Walocel و دو نوع از مشتقات متیل سلولز با نام های تجاری Methocel-E5  و  Methocel-K3 برای شکست امولسیون آب در نفت است. آزمون بطری برای بررسی کارایی این مواد در امولسیون زدایی از نفت خام میدان سروستان انجام و مشخص شد که Walocel و Methocel-E5 دارای عملکرد بهتری نسبت به سلولز استات و Methocel-K3 هستند. نتیجه ­های به ­دست ­آمده از آزمایش ­های امولسیون­زدایی در دماها و غلظت­ های گوناگون تعلیق شکن نشان داد که با افزایش دمای سامانه و غلظت تعلیق شکن بازده شکست امولسیون افزایش می­ یابد. کربوکسی متیل سلولز (Walocel) در دمای 80 درجه سلسیوس و غلظت ppm 3000 در مدت زمان  2 ساعت و متیل سلولز (Methocel-E5) در دمای 80 درجه سلسیوس و غلظت ppm 3000  در مدت زمان 4 ساعت باعث جداسازی 90 درصد از آب موجود در امولسیون می شوند. میزان جداسازی پس از 12 ساعت در دمای 80 درجه سلسیوس و غلظت ppm 3000 به ترتیب 99 درصد و 98 درصد برای Walocel و  Methocel-E5 می باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] مزارعی, سید رضا؛ اسماعیلی، حسین؛ جعفری، داریوش، "جداسازی امولسیون آب از نفت با استفاده از ماده امولسیون زداسومین کنفرانس بین­المللی دستاوردهای نوین پژوهشی در شیمی و مهندسی شیمی، کنفدراسیون بین ­المللی مخترعان جهان (IFIA): تهران (1395)
[2] Langevin D., Poteau S., Henaut I., Argilier J.F., Crude Oil Emulsion Properties and Their Application to Heavy Oil Transportation. 59: 511-521 (2004)
[3] Shehzad, F., Hussein I.A., Kamal M.S., Ahmad W., Sultan A.S., Nasser, M.S., Polymeric Surfactants and Emerging Alternatives Used in the Demulsification of Produces Water: A Review. Polymer Reviews, 58(1): 63-101 (2018)
[4] مزارعی, سیدرضا؛ اسماعیلی، حسین؛ جعفری، داریوش،" تعیین بهترین شرایط در جداسازی آب از امولسیون نفتی با استفاده از امولسیون زداسومین کنفرانس بین­المللی دستاوردهای نوین پژوهشی در شیمی و مهندسی شیمی، کنفدراسیون بین ­المللی مخترعان جهان (IFIA): تهران (1395)
[5] Al-Sabagh, A.M., Kandile N.G., Noor El-Din M.R., Functions of Demulsifiers in the Petroleum Industry. Separation Science and Technology, 46(7): 1144-1163 (2011)
[6] ایرانپور، سعید؛ مهدوی، حسین؛ محمودیان، مهدی، "سورفکتانت های پلیمری، گذشته، حال، آیندهسومین همایش علوم و فناوری مواد فعال سطحی و صنایع شوینده، دانشکده مهندسی شیمی و نفت دانشگاه شریف (1391)
[7] Raffa, P., A.A. Broekhuis, F. Picchioni, Polymeric Surfactants for Enhanced Oil Recovery: A Review. Journal of Petroleum Science and Engineering, 145: 723-733 (2016)
[9] کشاورز، حسین؛ اسفندیاری، نادیا، "بررسی روش­ های نمک زدایی از نفت خام"، سومین همایش ملی نفت و گاز و صنایع وابسته، دانشگاه شهید باهنر کرمان (1394)
[10] Roostaie T., Farsi M., Rahimpour M.R., Biniaz P., Performance of Biodegradable Cellulose Based Agents for Demulsification of Crude Oil: Dehydration Capacity and Rate. Separation and Purification Technology, 179: 291-296 (2017)
[11] Zolfaghari, R., Fakhrul-Razi A., Abdullah L.C., Elnashaei S.E.H., Pendashteh A., Demulsification Techniques of Water-in-Oil and Oil-in-Water Emulsions in Petroleum Industry. Separation and Purification Technology, 170: 377-407 (2016)
[12] Kokal S., Al-Juraid J., “Quantification of Various Factors Affecting Emulsion Stability: Watercut, Temperature, Shear, Asphaltene Content, Demulsifier Dosage and Mixing Different Crudes”, SPE Annual Technical Conference and Exhibition., Society of Petroleum Engineers: Houston, Texas. (1999)
[13] Feng X., Wang S., Hou J., Wang L., Cepuch C., Masliyah J., Xu Z., Effect of Hydroxyl Content and Molecular Weight of Biodegradable Ethylcellulose on Demulsification of Water-in-Diluted Bitumen Emulsions. Industrial & Engineering Chemistry Research, 50(10): 6347-6354 (2011)
[14] Razi, M., Rahimpour, M.R., Jahanmiri A., Azad F., Effect of a Different Formulation of Demulsifiers on the Efficiency of Chemical Demulsification of Heavy Crude Oil. Journal of Chemical & Engineering Data, 56(6): 2936-2945 (2011)
[15] Alsabagh, A.M., Hassan M.E., Desouky S.E.M., Nasser N.M., Elshakary E.A., Abdelhamid M.M., Demulsification of W/O Emulsion at Petroleum Field and Reservoir Conditions Using Some Demulsifiers Based on Polyethylene and Propylene Oxides. Egyptian Journal of Petroleum, 25(4): 585-595 (2016)
[16] Feng, X., Xu Z., Masliyah J., Biodegradable Polymer for Demulsification of Water-in-Bitumen Emulsions. Energy & Fuels, 23(1): 451-456 (2009)
[17] Hou, J., Feng X., Masliyah J., Xu Z., Understanding Interfacial Behavior of Ethylcellulose at the Water–Diluted Bitumen Interface. Energy & Fuels, 26(3): 1740-1745 (2012)
[18] Natarajan, A., Kuznicki N., Harbottle D., Masliyah J., Zeng H., Xu Z., Molecular Interactions Between a Biodegradable Demulsifier and Asphaltenes in an Organic Solvent. Energy & Fuels, 30(12): 10179-10186 (2016)
[19] عبادی، شهرزاد؛ رسولی گرمارودی، اسماعیل؛ رمضانی، امید؛ بهروز اشکیکی، ربیع، " استات سلولز: فرآورده ای پایدار و زیست تخریب پذیر با کاربردهای ویژهدومین همایش ملی فن آوری های نوین در صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس: چالوس. (1393)
[20] مهدی خانی،حسن؛ جلالی ترشیزی، حسین، "مروری بر تولید و کاربردهای کربوکسی متیل سلولز"،  دومین همایش ملی فن آوری­ های نوین در صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس: چالوس (1393)
[21] Gullapalli R.P. Sheth B.B., Effect of Methylcellulose on the Stability of Oil-in-Water Emulsions: Influence of the Disperse Phase. International Journal of Pharmaceutics, 151: 249-253 (1997)
[22] Fischer, S., Thummler K., Volkert K., Hettrich K., Schmidt I., Fischer K., Properties and Applications of Cellulose Acetate. Macromolecular Symposia, 262(1): 89-96 (2008)
[23] Su J.F., Huang Z., Yuan X.Y., Wang X.Y., Li M., Structure and Properties of Carboxymethyl Cellulose/Soy Protein Isolate Blend Edible Films Crosslinked by Maillard Reactions. Carbohydrate Polymers, 79(1): 145-153 (2010)
[24] Biniaz P., Farsi M., Rahimpour M.R., Demulsification of Water in Oil Emulsion Using Ionic Liquids: Statistical Modeling and Optimization. Fuel, 184: 325-333 (2016)
[25] Van Ginkel, C.G., Gayton S., The Biodegradability and Nontoxicity of Carboxymethyl Cellulose (DS 0.7) and Intermediates. Environmental Toxicology and Chemistry, 15(3): 270-274 (1996)
[26] Rimdusit, S., Jingjid S., Damrongsakkul S., Tiptipakorn S., Takeichi T., Biodegradability and Property Characterizations of Methyl Cellulose: Effect of Nanocompositing and Chemical Crosslinking. Carbohydrate Polymers, 72: 444-455 (2008)