عملية الفصل المستمر لمستحلب الماء في النفط الخام عن طريق التطبيق المتزامن لمجال كهربائي مع الماص بولي هايب بوليمر

المؤلفون

  • د. عباس ك الجبوري Midland Refineries Company, Ministry of Oil, Iraq

DOI:

https://doi.org/10.52716/jprs.v11i4.565

الكلمات المفتاحية:

Demulsification; Emulsion flow rate; Separation efficiency; Electrostatic Separator; Electric field strength.

الملخص

خلال عملية استخراج النفط الخام، تعتبر ازالة الماء من مستحلبات الماء في النفط الخام عالية الأستقرار أمرا بالغ الأهمية لانتاج منتج قابل للتسويق. توجد العديد من تقنيات الفصل، على سبيل المثال أعمدة الفصل، فواصل الطرد المركزي، فواصل الأندماج، أنظمة التقطير الفراغي وفواصل الجاذبية، ولكن جميعها تقريبا غير قادرة على ازالة الماء بصورة كاملة من مستحلبات الماء في النفط الخام علاوة على تكلفتها المرتفعة.                                                                                                                               

في هذه الدراسة، تم تحضير مستحلب داخلي عالي الطور (هايب) مختبريا. بعد ذلك، تمت بلمرته وسلفنته لانتاج بوليمر بوليهايب عالي المسامية ومحب للماء وهو (فينيل تريميثوكسي سيلان) يسمى سيلان بوليهايب بمساحة سطحية عالية نسبيا تبلغ 104 م2\غم. يمتاز بقدرة عالية على امتصاص الماء بالأضافة الى قدرته على ازالة المواد النشطة سطحيا من النفط الخام، والتي تسبب استحلاب النفط الخام مثل ايونات المغنسيوم و الكالسيوم والصوديوم والكلور.                                                                                                           

تم تقييم معدلات الاستحلاب لمستحلب الماء في النفط الخام في حقل كهربائي متناوب عالي (أي سي) عند معدل تدفق متغير للمستحلب الداخل الى الفاصل من 100 مل\دقيقة الى 1500 مل\دقيقة وتطبيق فولتية متغيرة من 1-5 كيلو فولت (مايعادل 14-69 كيلو فولت\م) باستخدام فاصل الكتروستاتيكي بالتزامن مع استخدام سيلان بوليهايب كممتص. وجد أن أفضل كفاءة فصل تم تحقيقها هي 91 % بتطبيق جهد كهربائي قدره 5 كيلو فولت ومعدل تدفق للمستحلب الداخل الى الفاصل بمفدار 100 مل\دقيقة. عندما أعيد استخدام سيلان بوليهايب المستنفذ في عملية ازالة الاستحلاب تحت معايير مماثلة، تم تحقيق كفاءة فصل تصل الى  73%. بمعنى أخر، لوحظ أن كفاءة الفصل عند استخدام السيلان بوليهايب الأصلي أو المستنفذ تزداد مع زيادة الجهد الكهربائي المطبق وتقليل معدل التدفق للمستحلب الداخل، بالأضافة الى قدرتها على أزالة المعادن غير المرغوب فيها الموجودة في النفط الخام.  

المراجع

Roodbari, N.H., Badiei, A., Soleimani, E. and Khaniani, Y., ‘Tweens demulsification effects on heavy crude oil/water emulsion’, Arabian Journal of Chemistry, 9, 2016, pp. 806-811.

Roshan, N., Ghader, S., Rahimpour, M.R., ‘Application of the response surface methodology for modeling demulsification of crude oil emulsion using a demulsifier’, Journal of Dispersion Science and Technology, 39(5), 2018, pp. 700-710.

Othman, N., Ahmad, A., Piramali, M.A., Jaafar, N., Zailani, S.N., ‘Effect of electrical field on demulsification of water in oil emulsion in emulsion liquid membrane process’, Journal of Materials Science and Engineering, 4(10), 2010, pp. 51-55.

Wang, S.S., Lee, C.J., Chan, C.C., ‘Demulsification of water-in-oil emulsions by use of a high voltage AC field’, Sep. Sci. Technol., 29(2), 1994, pp. 159-170.

Draxler, J., Marr, R., ‘Design criteria for electrostatic demulsifiers’, Int. Chem. Eng., 33(1), 1993, pp. 1-7.

Tarantsev, K.V., Tarantseva, K.R., ‘Influence of electric field strength on the processes of destruction and creation of water-oil emulsions during crude oil desalting’, Chemical and Petroleum Engineering, 53(11), 2018, pp. 703-706.

Kang, W., Li, M., Yang, H., Kang, X., Wang, F., Jiang, H., Zhang, M., Zhu, T., Sarsenbekuly, B., ‘Coalescence behavior of aqueous drops in water-in-oil emulsions under high-frequency pulsed AC fields’, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 93, 2021, pp. 415-422.

Hano, T., Ohtake, T, Takage, K., ‘Demulsification kinetics of w/o emulsion in an A.C. Electric field’, J. Chem. Eng. Jpn, 21(4), 1998, pp. 345-351.

Sun, Y., Yang, D., Sun, H., Wu, H., Chang, Q., Shi, L., Cao, Y., He, Y., Xie, T., ‘Experimental study on the falling and coalescence characteristics of droplets under alternating electric fields’, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 603, 2020, pp. 125-136.

Tarantsev, K.V., Tarantseva, K.R., ‘Effect of electric field nonuniformity on the processes of creation and destruction of water-oil emulsions during crude oil desalting’, Chemical and Petroleum Engineering, 53(11), 2018, pp. 707-710.

Wang, S.S., Lee, C.J., Chan, C.C., ‘Demulsification of water-in-oil emulsions by use of a high voltage AC field’, Sep. Sci. Technol., 29(2), 1994, pp. 159-170.

Cameron, N.R., ‘High internal phase emulsion templating as a route to well-defined porous polymers’, Polymer. 46(5), 2005, pp. 1439-1449.

Silverstein, M.S., ‘Emulsion-templated polymers: Contemporary contemplations’, Polymer, 126, 2017, pp. 261-82.

Akay, G., Bokhari, M., Byron, V. and Dogru, M., ‘Development of nano-structured micro-porous materials and their application in bioprocess–chemical process intensification and tissue engineering’, Chemical engineering: Trends and developments. John Wiley & Sons, New York, 2005, pp. 171-197.

Thumbarathy, D., ‘Preparation of functional polyHIPE polymers for agro-process and bio-process applications’, Doctoral dissertation, Newcastle; e University, 2018, pp. 47-49.

Lee, C.-M., Sams, G.W. and Wagner, J., ‘Power consumption measurements for ac and pulsed dc for electrostatic coalescence of water-in-oil emulsions. Journal of electrostatics’, 53(1), 2001, pp. 1-24.

Eow, J.S. and Ghadiri, M., ‘Electrostatic enhancement of coalescence of water droplets in oil: a review of the technology’, Chemical Engineering Journal, 85(2-3), 2002, pp. 357-368.

Hosseinpour, F., Ghader, S., Rahimpour, M.R., Bagheri H., ‘Modification of an industrial crude oil desalting unit by electric mixing to improve the dehydration efficiency’, Journal of Chemical Technology & Metallurgy, 54(1), 2019, pp. 124-131.

Tarantsev, K.V., Proshin, I.A., ‘Methodology of study of the behavior of heterogeneous systems in water-oil emulsion electrodispersion and electrodemulsification processes’, Chemical and Petroleum Engineering, 52(9-10), 2017, pp. 682-686.

Pekdemir, T., Akay, G., Dogru, M., Merrells, R.E. and Schleicher, B., ‘Demulsification of highly stable water-in-oil emulsions’, Separation science and technology, 38(5), 2003, pp. 1161-1183.

Akay, G., and Vickers, J., ‘Method for separating oil in water emulsions’, European Patent, 1.

Akay, G., Birch, M.A. and Bokhari, M.A., ‘Microcellular polyHIPE polymer supports osteoblast growth and bone formation in vitro’, Biomaterials, 25(18), 2004, pp. 3991-4000.

Kim, B.-Y., Moon, J.H., Sung, T.-H., Yang, S.-M. and Kim, J.-D., ‘Demulsification of water-in-crude oil emulsions by a continuous electrostatic dehydrator’, Separation science and technology. 37(6), 2002, pp. 1307-1320.

Mohammadian, E., Taju Ariffin, T.S., Azdarpour, A., Hamidi, H., Yusof, S., Sabet, M., Yahya, E., ‘Demulsification of light malaysian crude oil emulsions using an electric field method’, Industrial & Engineering Chemistry Research, 57(39), 2018, pp. 13247-13256.

Song, M.G., Jho, S.H., Kim, J.Y., Kim., ‘Rapid evaluation of water-in-oil (w/o) emulsion stability by turbidity ratio measurements’, J. Colloid Interface Sci., 230, 2000, pp. 213-215.

التنزيلات

منشور

2021-12-20

كيفية الاقتباس

(1)
Algburi, D. A. K. . عملية الفصل المستمر لمستحلب الماء في النفط الخام عن طريق التطبيق المتزامن لمجال كهربائي مع الماص بولي هايب بوليمر. Journal of Petroleum Research and Studies 2021, 11, 91-113.