وبلاگ

فصل یک

مقدمه. ….. 2

 

فصل دو

اهمیت رسوب واکس

2-1- مشکلات رسوب واکس.. 5

2-2- توصیف واکس.. 7

2-2-1 – تبلور واکس.. 7

2-2-2- رسوب واکس(wax deposition) 8

2-3- ماهیت واکس.. 11

2-4- عوامل موثر در تشکیل رسوب واکس.. 19

 

فصل سه

تئوری های واکس

3-1- تئوری هیدرودینامیکی واکس.. 24

3-1-1 نفوذ مولکولی.. 25

3-1-2- نفوذ براونین.. 25

3-1-3- پراکندگی برشی.. 26

3-1-4- نشست گرانشی.. 26

3-1-۵- ورقه ورقه شدن رسوبات واکسی.. 27

3-2- مدل دینامیکی رسوب.. 27

3-3- رسوب پارافین در سیستم های جریان تکفازی.. 29

3-4- رسوب پارافین در سیستم های جریان چند فازی.. 30

3-4-1-اثر ترکیب سیال.. 32

3-4-2- اثر الگوی جریان.. 32

3-5- مروری بر روش های ته نشینی واکس.. 34

3-5-1- معرفی مدل ریگ، رایدال و رونینگسن.. 34

3-5-2- مدل متزین(Matzain) 37

3-5-3- مدل هیدرو(Hydro) 40

3-5-4- مدل دانشگاه میشیگان(University of Michigan Model) 42

3-6- شبیه سازی واکس توسط نرم افزار الگا(OLGA) 43

3-7- پارامترهای واکس.. 44

 

فصل چهار

تئوری های مختلف تعادل ترمودینامیکی رسوب واکس

4-1- تعادل فازی.. 48

4-2- بررسی ترمودینامیکی تشکیل رسوبات واکس.. 53

4-2-1 مدل لیرا-گالنا.. 54

4-2-2-مدل اریکسون.. 55

4-2-3-مدل پدرسن و مدل های تصحیح شده ی آن.. 55

4-2-4-مدل وُن.. 56

4-2-5-مدل کوتینیو.. 56

4-3-بررسی تفصیلی مدل های ارائه شده.. 57

4-4- ترمودینامیک تعادل بخار،مایع و جامد.. 64

 

فصل پنج

پیشینه ی تحقیق

مقدمه.. 67

5-1- پیشینه ی تحقیق.. 67

 

فصل شش

انجام کار

مقدمه.. 74

6-1-مدل وُون(Won’s model) 74

6-1-1-فرضیات مدل وُن.. 74

6-2- توصیف مدل وون(وون 1986).. 75

6-3-مدل پدرسن(Pedersen ) 80

6-3-1- مفروضات مدل پدرسن.. 82

6-3-2- توصیف مدل پدرسن.. 83

6-4- محاسبات جداسازی آنی سه فازی.. 86

6-5- ارائه الگوریتم.. 88

6-5-1- محاسبات جداسازی آنی دو فازی.. 88

6-5-2 مقادیر حدس اولیه ی …… 89

6-5-3- محاسبات جداسازی آنی دو فازی با استفاده از مدل وون   90

6-5-4- محاسبات جداسازی آنی 3 فازی.. 91

6-5-5- محاسبات تعادل سه فازی.. 95

6-6- اصلاح مدل وون.. 96

6-6-1- مفروضات مدل اصلاح شده.. 97

6-6-2- مدل اصلاح شده وون.. 98

6-6-3- روش حل برای استفاده از مدل اصلاح شده وون.. 103

6-7- محاسبات دینامیکی مدل ارائه شده.. 104

 

6-7-1-تغییر متغیر.. 114

6-8- مشخصه هپتان.. 116

6-8-1- ضریب شکست نور.. 117

6-8-2-ثابت گرانروی ثقلی.. 118

6-8-3- روش ریاضی-دابرت جهت تعیین مشخصه هپتان در محاسبات جداسازی آنی سه فازی                 119

6-8-4-خواص بحرانی و ضریب بی مرکزی.. 121

6-9- بررسی اثر حضور آب بر دمای تشکیل واکس.. 123

6-9-1-شرح برنامه نویسی.. 124

 

فصل هفت

نتایج

7-1- بهینه سازی مدل وُون.. 129

7-2- پیش بینی محاسبات حاصل از جداسازی آنی سه فازی.. 137

7-3- شرح نتایج بررسی اثر حضور آب بر روی دمای تشکیل واکس.. 142

7-4- نتایج حاصل از مدلسازی دینامیکی جریان.. 148

 

فصل هشت

نتیجه گیری و پیشنهادات

8-1- نتیجه گیری.. 155

پیشنهادات……………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 158

 

فهرست منابع.. 160

 

پیوست ها

پیوست (1)……………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 172

پیوست (2)……………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 175

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها

 

 

عنوان                                                   صفحه

 

جدول 2-1: خواص فیزیکی و شیمیایی واکس های پارافینی-میکروکریستال و پترولاتوم،   10

جدول 2-2: ترکیب درصد و خواص گروه های تشکیل دهنده واکس.. 14

جدول 2-3 :نقاط شناخته شده و تعریف شده در گذار فازهای مواد نفتی   22

جدول 6-1: ثابت های معادله ی 6-22.. 82

جدول 7-1: ترکیب اجزاء نفت.. 130

جدول 7-2: اجزاء نفت استفاده شده در جداسازی آنی سه فازی.. 138

جدول 7-3: جدول 1: نفت شماره 2 هوآن کوآن و همکاران… 141

جدول 7-4: دمای تجربی تشکیل واکس برای [(1-x)nC14+xnC16]… 143

جدول 7-5: نتایج مدل جدیدبر مبنای محاسبه ضرایب فعالیت NRTL برای فاز مایع و UNIQUAC  برای فاز جامد(16C–14C).. 144

جدول 7-6: دمای تجربی تشکیل واکس برای[(1-x)nC14+xnC15]… 145

جدول 7-7: نتایج مدل جدیدبر مبنای محاسبه ضرایب فعالیت NRTL برای فاز مایع و UNIQUAC  برای فاز جامد(15C–14C).. 145

 

 

فهرست شکل ها

 

 

عنوان                                                   صفحه

 

شکل 2-1- شدت رسوب واکس.. 6

شکل 2-2- نمونه های مولکول های تشکیل دهنده واکس.. 13

شکل 2-3- نحوه تشخیص دمای تشکیل.. 15

شکل 2-4- نمودار فازی دما-فشار برای رسوب واکس محاسبه شده توسط نرم افزار WAXModel 16

شکل 2-5- نمودار فشار-دما-ترکیب برای یک نمونه رسوب واکس، محاسبه شده توسط نرم افزار WAXModel،.. 17

شکل 2-6- یک نمونه از نمودار فازی نفت که ممکن است انواع انتقال فازها را تجربه کند.. 21

شکل 4-1- اختلاف پتانسیل شیمیایی جزء خالص i. 49

شکل 4-2- دسته بندی مدلهای ترسیب واکس.. 54

شکل 4-3- مدل چند جامدی ارائه شده توسط لیرا گالنا و فیروزآبادی   58

شکل 6-1- تعادل جامد-مایع در مدل وون.. 75

شکل 6-2- تعادل جامد-مایع پدرسن.. 83

شکل 6-3- جداسازی آنی 3 فازی.. 86

شکل 6-4- حلالیت food grade wax در حلال.. 115

شکل 6-5- مشکل تجمیع کردن.. 117

شکل 6-6- میزان کیفی سه فاز در حال تعادل در فرآیند تشکیل واکس   124

شکل 7-1- درصد واکس رسوب کرده بر حسب تابعیت دما برای نفت سیستمA   131

شکل7-2-مقایسه میزان درصد واکس برای سیستم A حاصل از مدل اصلاح شده و مدل های دیگر.. 132

شکل 7-3- میزان درصد واکس نفت B بر حسب دما.. 133

شکل 7-4- مقایسه میزان درصد واکس نفت B از مدل های مختلف.. 134

شکل 7-5- میزان درصد رسوب در دما های مختلف برای نفت سیستم C   135

شکل 7-6- مقایسه درصد رسوب واکس نفت C بر حسب دما برای مدل های مختلف   136

شکل 7-7- مقایسه پیش بینی حاصل از معادلات حالت PR و  SRK.. 139

شکل 7-8- مقایسه پیش بینی حاصل از معادلات PR و ER.. 140

شکل 7-9- محاسبات میزان واکس رسوب کرده و فازهای موجود بر حسب دما   142

شکل 7-10-تغییرات در دمای تشکیل واکس با کسر مولی گلیکول در فاز آبی در کسرهای مولی مختلف C14برای حداکثر آب در نظر گرفته شده در کنار فاز آلی   146

شکل 7-11-تغییرات در دمای تشکیل واکس بر حسب میزان فاز آبی برای کسر مولی های مختلف C14 در فاز آلی (این اختلاف دما، اختلاف دمای تشکیل واکس در شرایط معلوم و حداقل حضور فاز آبی است.).. 147

شکل7-12-تغییرات در حلالیت گلیکول در فاز آلی نسبت به میزان حداقل فاز آبی بر حسب مقدار فاز آبی برای کسر مولی های مختلف C14 در فاز آلی   148

شکل7-13-میزان نهایی آلفا(aspect ratio) برای کریستال های واکس در لایه ژل رسوب کرده به عنوان تابعی از شدت جریان و دمای دیواره.. 149

شکل7-14-تأثیرات دما بر روی ضخامت لایه رسوب برای540 Re=، نتایج مدلسازی در مقابل داده های آزمایشگاهی سینگ و همکاران.. 150

شکل7-15-تأثیر نرخ جریان بر روی ضخامت لایه برای دمای دیواره 3/8 سانتی گراد، نتایج مدلسازی در مقابل داده های آزمایشگاهی سینگ و همکاران   150

شکل7-16-تأثیر نرخ جریان بر روی ضخامت لایه برای دمای دیواره 3/8 سانتی گراد، نتایج مدلسازی در مقابل داده های آزمایشگاهی سینگ و همکاران   151

شکل 7-17-مقادیر آلفا برای دماهای مختلف دیواره جهت بهینه سازی نتایج کار حاضر   152

شکل7-18-نتایج مدلسازی پس از انجام بهینه سازی مقادیر آلفا و در نظر گرفتن انتقال حرارت با محیط.. 153

 

 

مقدمه

 

 

یکی از مهمترین مسائل در صنایع نفت، رسوب مواد آلی سنگین موجود در نفت خام است، که طی مراحل تولید، حمل و نقل و فرآوری نفت رخ می‌دهد. رسوب این مواد در مخازن، چاههای نفت، پمپ‌ها، تانک‌های ذخیره‌سازی، لوله‌های انتقال و تجهیزات پالایش، باعث اتلاف هزینه‌های فراوان می‌گردد. با پیش‌بینی مکان تشکیل رسوب می‌توان به کمک روش‌های مکانیکی، شیمیایی و یا تغییر شرایط محیطی، برای از بین بردن یا کاهش رسوب اقدام نمود. کریستالیزاسیون و رسوب ترکیبات واکسی منجر به بروز مشکلات زیادی در مراحل تولید، انتقال، ذخیره سازی و انجام فرآیندهای مختلف مربوط به نفت خام و یا مشتقات آن می‌شود.  شرکت‌های نفتی در سراسر دنیا به دلیل کاهش تولید، هزینه‌ مواد شیمیایی مورد نیاز، انسداد خطوط لوله و افزایش انرژی مصرفی ناشی از ایجاد رسوبات، سالیانه میلیاردها دلار  زیان می‌بینند. با کاهش ذخایر موجود و افزایش بهره‌برداری از مخازن نفت‌های سنگین و مخازن نفتی دور از ساحل، استفاده از روش‌های جدید و کارآمد برای رفع این مشکلات به یک ضرورت تبدیل شده است.

نفت خامی که از اعماق زمین استخراج می شود، شامل هیدروکربورهای سنگین و نیمه سنگین است که اشکال مختلف و خصوصیات متفاوت دارد. هیدروکربورهای سنگین شامل واکس ها، مواد آسفالتنی و رزین ها هستند که