مدل‌سازی فرآیند جداسازی قطره های نفت خام امولسیونی از پساب واحد نمک زدایی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 استاد دانشگاه صنعتی شیراز

2 عضو هیات علمی بخش مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی شیراز شیراز/ ایران

3 بخش مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی شیراز

چکیده

نفت خام متشکل از آلودگی های مختلف آب نمک، گاز و رسوب است که باید در واحد نمک زدایی جداسازی شوند. در ادامه جداسازی، پساب تولیدی واحد نمک زدایی نیز باید از قطرات نفت تصفیه شود. در این پژوهش یک مدل ریاضی برای جداسازی قطرات امولسیونی نفت از پساب واحد نمک‌زدایی ارائه شده است. در نتیجه موازنه جمعیت، یک معادله غیر خطی هایپربولیکی انتگرالی دیفرانسیلی حاصل شد و ترم انتگرال های موازنه جمعیت آن با استفاده از روشFixed-pivot ساده شدند. معادلات جزئی (PDE) بدست آمده با استفاده از روش خط (Method of line) به یک دسته معادلات معمولی (ODE) تبدیل شدند. این دسته معادلات (ODE) با استفاده روش عددی اختلاف محدود و به کمک نرم افزار MATLAB حل شدند. پروفایل توزیع حجمی قطرات نفت، میانگین قطر قطرات، میزان جداسازی نفت در طول ارتفاع سیستم در زمان های مختلف بررسی و ثبت شدند که نتایج نشان داد میزان درصد حجمی نفت در پایین مخزن نسبت به بالای آن 40% کاهش یافته است. نتایج بدست آمده از مدلسازی برای امولسیون های نفت در آب با داده های آزمایشگاهی موجود در منابع مقایسه شدند. در این پژوهش همچنین تاثیر پارامتر گرانروی و چگالی بر افزایش جداسازی فاز پراکنده و میانگین قطر قطرات نیز بررسی شدند. لازم به ذکر است که در این بررسی ضرایب تنظیم پذیر موجود در معادلات با توجه به برنامه بهینه سازی DE تنظیم شده است. نتایج نشان داد که با کاهش چگالی و گرانروی نفت خام، اندازه متوسط قطره های نفت تا حدود 20% بزرگتر می شوند و در نتیجه میزان جداسازی افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات