بخشی از مقاله
چکیده:
پایداري امولسیون مواد هیدروکربنی در آب در واحد پساب پالایشگاه ها معمولا یکی از مشکلاتی است که وجود دارد و بایستی دو فاز از هم جدا شوند. براي شکستن امولسیون ها و تبدیل آنها به دو فاز مجزا از مواد فعال سطحی که دي امولسیفایر نامیده می شوند استفاده می شود. به دلیل اینکه فاز پیوسته در این نمونه ها آب می باشد بنابراین از دي امولسیفایري استفاده شد که قابلیت حل شدن زیادي در آب داشت. در ابتدا یک محلول امولسیونی از میعانات گازي در آب با استفاده از 80 غکک1w ساخته شد. براي تهیه محلول امولسیونی، 3 درصد میعانات گازي درون آب ریخته شد، سپس به مخلوط عژژ٢٠٠ از ماده فعال سطحی اضافه شد و بعد از 2 ساعت که مخلوط هم زده شد توسط میکروسکوپ نوري توزیع اندازه قطرات به دست آمد.
در ادامه براي بررسی اثر دي امولسیفایر به امولسیون تهیه شده، ماده امولسیون زدا اضافه گردید. دي امولسیفایر مورد استفاده ترکیبی از لوریل الکل بود که با درصد مشخصی اتوکسیله و پروپوکسیله شده بود. دي امولسیفایر نام برده قادر بود جداسازي خوبی از نمونه را در دماي 60 درجه سلسیوس انجام دهد. در این کار از یک محلول امولسیونی که قطر متوسط قطرات در آن 8 میکرون بود، بعد از افزودن ماده امولسیون زدا به میزان 200ppm به امولسیون، قطر قطرات به 22 میکرون بعد از مدت زمان 2 ساعت رسید که رشد خوبی از قطرات میعانات گازي درون آب مشاهده شد.
-1مقدمه
امولسیون ها بخش گسترده اي از زندگی روزانه ما را تشکیل می دهند. آنها در سطوح مختلفی از زندگی ما مثل صنایع نفت وگاز، صنایع دارویی، آرایشی، غذایی، صنایع کاغذ و کشاورزي وجود دارند امولسیون مواد هیدروکربنی در آب در بسیاري از پساب هاي پالایشگاه ها بوجود می آید. پایداري امولسیون نتیجه بهم پیوستگی قطره هاي آب پخش شده می باشد .
امولسیون نفت در آب در بسیاري از پساب هاي صنعتی مشاهده می شود. پایداري امولسیون نتیجه بهم پیوستگی قطره هاي روغن پخش شده در فاز آب می باشد. این پساب ها به دلیل آلوده بودن به مواد هیدروکربنی باعث آلودگی محیط زیست می شوند و بایستی به روشی این مواد هیدروکربنی را از آب جدا کرد. هر چه حجم مواد هیدروکربنی در آب واحد پساب کمتر باشد نمونه امولسیونی پایدارتر بوده و نیاز به ماده امولسیون زداي قوي تري براي جداسازي دارد.
چهار روش براي جداسازي محلول هاي امولسیونی وجود دارد که شامل روش هاي مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و شیمیایی می باشد. روش مکانیکی شامل جداسازي با استفاده از اولترافیلتراسیون، میکروفیلتراسیون، نانوفیلتراسیون، جداسازي با استفاده از نیروي گرانش، فیلتراسیون بستر دانه اي و فیبري، بهم پیوستگی سانتریفیوژي، فلوتاسیون هوا و بهم پیوستگی الکتریکی و فریزي می باشد.
در روش هاي حرارتی با استفاده از حرارت عمل جداسازي را انجام می دهند. روش هاي الکتریکی بر مبناي هیدروکربن زدایی الکترواستاتیک می باشد که در نتیجه آن میدان الکتریکی ایجاد می شود. میدان الکتریکی تولید شده، کشش سطحی قطره هاي آب را بر هم زده و باعث می شود که مولکولهاي قطبی جهت یابی شوند.
این جهت یابی فیلم اطراف هر قطره را ضعیف می کند. در نهایت فیلم ضعیف شده و قطره ها به طور الکتریکی به هم دیگر جذب شده و در نتیجه بهم پیوستگی قطره ها اتفاق می افتد. بهم پیوستگی قطره ها نیز باعث ناپایداري محلول امولسیونی می شود. عمومی ترین روش براي جداسازي امولسیون ها استفاده از حرارت و بکار بردن مواد شیمیایی براي جداسازي فازها می باشد.
روش هاي شیمیایی داراي هزینه هاي نسبتا پایینی بوده که بدون از کار انداختن4 فرآیند می توانند براي جداسازي امولسیونها مورد استفاده قرار گیرند. روش هاي شیمیایی شامل تنظیم دژ و افزودن مقدار زیادي از کاتیون - یون مثبت - یا پلیمر به صورت لخته می باشد. موثر ترین روش غلبه بر این مشکل استفاده از مواد دي امولسیفایر براي امولسیون زدایی نفت از آب می باشد. دي امولسیفایر ها باعث ناپایداري فیلم درون سطحی مابین قطره ها می شوند.
این دي امولسیفایر ها به صورت هاي مختلفی می توانند مورد استفاده قرار گیرند که به صورت ترکیبی از پلیمر و حلال و یا به صورت حلال و یا به صورت ترکیبی از چند پلیمر می باشند ژلوزبف.
هنگامی که سورفاکتانت به مقدار بسیار ناچیز به امولسیون اضافه می شود کشش سطحی آب را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. ساختار شیمیایی این مواد اغلب شامل یک مولکول نسبتا طولانی با یک انتهاي آب گریز و انتهاي دیگر آن آب دوست میباشد.
گروه آبدوست قطبی بوده و بطرف آب کشیده می شود در حالیکه گروه آبگریز غیر قطبی وغالبال هیدروکربنی با زنجیره بلند است و جذب روغن می گردد. بدین ترتیب در امولسیون آب در روغن امولسیون کننده به طریقی جذب می شود که ابتداي قطبی مولکول در آب قرار گرفته وانتهاي غیر قطبی آن خارج از قطره آب ودر روغن قرار می گیرد. چنانچه امولسیون کننده ایی داراي گروههاي باردار باشد فرآیند جذب منجر به تولید قطرات ریز بارداري می شود که یکدیگر را دفع می کنند.
دی امولسیفایر ها یا شکننده هاي محلول هاي امولسیونی گونه اي از مواد شیمیایی مخصوصی هستند که براي جداسازي امولسیون - مثل روغن در آب - مورد استفاده قرار می گیرند. آنها بطور عموم در فرآیند نفت خام که داراي مقدار زیادي آب نمک می باشند مورد استفاده قرار می گیرند. قبل از تصفیه نفت خام، آب و نمک بایستی از آن حذف شوند. اگر اکثر آب و نفت موجود در نفت حذف نشوند مشکلات خوردگی زیادي در فرآیند پالایش اتفاق می افتد.
دي امولسیفایر پس از تزریق با فاز نفتی ترکیب شده و در آن حل می شود و سپس بخاطر خاصیت فعالیت سطحی که ناشی از ساختار قطبی آن می باشد جذب سطح مشترك دو فاز می شوند. براي اینکه دي امولسیفایر به طور موثري عمل کند لازم است که امولسیون در معرض انرژي مکانیکی ملایمی قرار گرفته تا اختلاط بخوبی صورت گیرد و دي امولسیفایر بر روي سطح قطرات آب استقرار یابد.
چنانچه انرژي مکانیکی وارده به امولسیون بزرگ باشد قطرات بزرگ آب شکسته و به قطرات ریز تبدیل می شوند که جداسازي آنها دشوار خواهد شد از طرفی دیگر قطرات نفت خام معلق در فاز آبی ریزتر شده و امولسیون پایدار می شود و حجم آن افزایش می یابد
انتخاب ماده فعال سطحی براي تشکیل محلول امولسیون داراي فرمولاسیون خاصی می باشد که بستگی به تعادل گروه هاي هیدروفیلیک – لیپوفیلیک دارد. B5عد پارامتري است که براي هر سورفکتانت داراي مقدار خاصی می باشد و براي تشکیل هر محلول امولسیونی بایستی ماده فعال سطحی خاصی که داراي مقدار Bعد مشخصی است استفاده کرد
براي تهیه یک محلول امولسیونی، نیاز به یک فاز آبی، یک فاز روغنی و یک سورفکتانت می باشد. اگر این دو فاز و سورفکتانت با نسبت هاي مشخص با استفاده از هم زن مخلوط شوند یک محلول امولسیونی بوجود می آید. تشکیل لایه سورفکتانت اطراف قطره هاي مایع باعث تسهیل در تشکیل امولسیون می شود و انرژي کمتري براي اختلاط مورد نیاز خواهد بود
یکی از روش ها براي ارزیابی پایداري امولسیون بررسی تغییر در اندازه متوسط قطرات با گذشت زمان می باشد. اغلب مواقع با افزایش قطر قطره ها محلول به سمت ناپایداري پیش می رودح بهم پیوستگی قطرات در محلول هاي امولسیونی زمانی اتفاق می افتد که قطرات در تماس با یکدیگر قرار می گیرند. با بکار بردن تکنیک هاي آنالیز مورد استفاده با استفاده از تصاویر میکروسکوپی می تواند اطلاعاتی را در مورد پایداري امولسیون در اختیار ما قرار دهد. یکی از راه ها براي مشخص کردن توزیع اندازه قطره هاي موجود در امولسیون استفاده از قطر متوسط ساتر می باشد. بنابراین ضروري است که توزیع اندازه قطرات به دست آورده شود ژثکوزکب.فبر مبناي تئوري زمان عمر قطره، قطره هاي نفت در آب، حداقل زمان عمر در شعا ع قطره هاي مابین 10 و 100 میکرون اتفاق می افتد.
در این پژوهش ابتدا یک محلول امولسیونی میعانات گازي درونآّب با استفاده از ماده فعال سطحی تهیه و سپس از ماده امولسیون زدا براي جداسازي فازها و بهم پیوستگی قطرات استفاده گردید. براي تعیین میزان جداسازي فازها و بهم پیوستگی قطرات از میکروسکوپ نوري استفاده شد. تصاویر میکروسکوپی میعانات گازي در آب با استفاده از میکروسکوپ موجود در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفت.
با بکار بردن تکنیک هاي آنالیز مورد استفاده با استفاده از تصاویر میکروسکوپی می تواند اطلاعاتی را در مورد پایداري امولسیون در اختیار ما قرار دهد. هدف از این مطالعه بررسی تغییر در اندازه قطره هاي میعانات گازي درون آب را بعد از افزودن ماده امولسیون زدا در اختیار قرار میدهد. یکی از راه ها براي مشخص کردن توزیع اندازه قطره هاي موجود در امولسیون استفاده از قطر متوسط ساتر می باشد. بنابراین ضروري است که توزیع اندازه قطرات به دست آورده شود.
براي بررسی توزیع اندازه قطرات درون محلول امولسیونی ترکیبی از دي امولسیفایر و حرارت براي جداسازي فازها مورد استفاده قرار گرفت. دي امولسفایر مورد استفاده یک ماده آب دوست قوي بود بنابراین قادر بود به راحتی درون فاز آب نفوذ کرده و خود را به حد فاصل مابین قطره هاي مواد هیدروکربنی و آب رسانده و جداسازي را انجام دهد.
