بخشی از مقاله
چکیده
روزانه حجم بسیار زیادي آب به همراه هیدروکربن از یک چاه نفت تولید می شود. این آب تولیدي عمدتا حاوي نمکهاي موجود در سازند و آلودگی هاي هیدروکربنی است. تصفیه ي این آب میتواند بازده اقتصادي پروژه هاي نفتی را تا حد زیادي بهبود بخشد. چرا که می توانیم از آب تصفیه شده در تولید سیال حفاري و یا مصارف شست و شو استفاده کرد. در این مقاله به تصفیه ي آب خروجی از جداکننده ها به کمک نانو فیلتر پرداخته شده است.. هدف، ارائه ي روشی کم هزینه و موثر براي حذف نسبی هیدروکربن هاي سبک از این آب تولیدي است. با حذف این مواد ، آب حاصل را می توان راحت تر به مخزن تزریق کرد و یا براي مصارف دیگر به کار گرفت. نانو فیلتر ابداع شده متشکل از نانو ذرات زئولیت بر روي بستري از پلی یورتان است. این فیلتر قابلیت بسیار خوبی براي جذب مواد هیدروکربنی سبک به خود دارد. طبق نتایج آنالیز، محتواي هیدروکربنی نمونه ي آب تا هفتاد درصد کاهش یافته است.از دیگر مزایاي این روش فیلتراسیون می توان به هزینه ي کم براي تولید فیلتر و اشغال فضاي اندك براي نصب و راه اندازي آن اشاره کرد.همچنین این فرآیند تصفیه هیچگونه پساب ثانویه اي ندارد و نسبت به روش هاي شیمیایی متداول با محیط زیست سازگارتر است.
واژههاي کلیدي: نانو فیلتر ، نانو زئولیت ، آب تولیدي ،آلودگی نفتی
.1 مقدمه
روزانه حجم بسیار زیادي آب از یک چاه نفت تولید می شود.در بعضی چاههاي جنوب کشور این مقدار از نفت تولیدي نیز پیشی می گیرد.به این آب طکصه2 wکطأ2پطژ یا آب تولیدي گفته می شود.منشا این آب تولیدي، آب موجود در کنار نفت - آب همزاد - و یا سفره هاي آب زیرزمینی مجاور مخزن نفتی است.ترکیب این آب در مخازن مختلف متفاوت است و دلیل آن تفاوت هاي ساختاري و زمین شناختی مخازن است.در اکثر مواقع بسیاري از نمک هاي موجود در سازند در این آب حل شده است و به دلیل مجاورت آن با هیدروکربن آلودگی هاي هیدروکربنی نیز به آن اضافه می شوند.به دلیل سمی بودن این آب دفع آن به محیط زیست زیانبار است و محیط زیست را آلوده می کند.
بذمروش متداول براي دفع این آب ، تزریق دوباره ي آن به مخزن است.این کار علاوه بر اینکه به محیط زیست ضرر نمی زند ، موجب حفظ فشار مخزن نفتی نیز می شود.با حفظ فشار مخزن نفتی حجم بیشتري از نفت مخزن را می توانیم تولید کنیم .اما گاهی سعی می شود که مقداري کمی از این آب به جاي تزریق براي مصارفی مانند شستشو ي لوله هاي حفاري و یا سکو و یا تولید سیال حفاري به کار گرفته شود.بلم در این مواقع تصفیه ي تقریبی این آب اهمیت پیدا می کند.منظور از تصفیه ي تقریبی به دست آوردن حداقل استانداردهاي تصفیه ي آب براي مصارف مذکور است. در این زمینه روش هاي مختلفی است ارائه شده اند که ذکر آنها در این مقاله ضروري نیست.شاید پرکاربردترین آنها روشی به نام تطپک ک2أطط باشد که در کشورهاي پیشرفته متداول است.
در این روش چند مرحله اي انواع آلودگی هاي نفتی وغیر نفتی از آب تولیدي کاسته می شود.بصممعایب این روش هزینه ي بالاي آن و نیاز به فضاي زیاد براي نصب تجهیزات است. این مساله خود را در سکوهاي دریایی بیشتر از سایر سکوهاي حفاري نشان می دهد.چرا که در سکوهاي حفاري به شدت با کمبود فضا مواجه هستیم. در این مقاله تمرکز بر حذف آلودگی هاي هیدروکربنی از آب تولیدي است. روش ارائه شده در این مقاله کم هزینه است و نتیجه ي آن تولید نانو فیلتري است که علاوه بر دقت خوب، فضاي بسار اندکی نیز اشغال می کند و می تواند در سکوهاي دریایی مورد استفاده قرار گیرد.در بخش هاي بعدي به تفضیل به بررسی روش و نتایج آن خواهیم پرداخت.
.2ساختار فیلتر
در این مقاله نانو فیلتري براي زدودن آلودگی هاي هیدروکربنی از آب خروجی از جداکننده ها ارائه شده است.ذره ياصلی براي حذف آلودگی هاي هیدروکربنی زئولیت است. کارایی زئولیت در تصفیه ي آب بر کسی پوشیده نیست.ذرات زئولیت با فرآیند ک؟غهلاطxک غپع می توانند بعضی از ترکیبات پونی ، فلزات سنگین، آمونیاك و رادیوایزوتوپهایی نظیرسزیم و استرانسیم را به خود جذب کنند.بخم اما در این فیلتر از نانو ذرات زئولیت استفاده شده است و هدف استفاده از خاصیت ک؟غهلاطxک غپع نیست بلکه تمرکز بر جذب هیدروکربنهاي سبک توسط این ذرات است.در بخش هاي بعدي درباره ي انواع نانو زئولیت ها هر یک بیشتر بحث خواهد شد.این ذرات بر روي بستري ارزان و متخلخل و تراوا نسبت به آب قرار گرفته است . این بستر پلی یورتان است .شاید متداول ترین و آشناترین شکل پلی یورتان، اسفنج باشد.در ادامه به بررسی این ماده ي پلیمري نیز خواهیم پرداخت.
.1,2 نانو زئولیت
زئولیت هاي طبیعی تشکیل دهنده ي گروه بزرگی از آلومینو سیلیکات هاي کریستالین و هیدراته هاي فلزات قلیایی و قلیایی خاکی می باشند.به دلیل ویژگی هاي ساختمانی و ترکیب شیمیایی منحصر به فرد و نیز امکان تهیه فرم هاي اصلاح شده منبع مطلوبی براي استفاده در زمینه هاي مختلف علمی و صنعتی از قبیل نفت و گاز پتروشیمی و یا صنایع هسته اي به حساب می آیند.به دلیل ارزانی و فراوانی این گونه ي معدنی و نیز انحصاري نبودن ذخایر آن در دست جند کشور استفاده از این کانی در صنایع مختلف به سرعت رو به افزایش است.واژه زئولیت از واژگان یونانی به معنی سنگ جوشان است.زیرا هنگامی که در برابر فوتک کانی شناسی قرار می گیرد و گرم می شود آب آن به صورت بخار بیرون می آید و منظره اي همانند جوشیدن پدید می آورد..این کانی ها داراي مقدار زیادي آب هستند و سختی آنها از 3,5تا5,5 و جرم حجمی آنهااز 2 تا 2,4 گرم بر سانتی متر مکعب متغیر است.تا کنون بیش از 50 نوع زئولیت طبیعی و بیش از 150 نوع زئولیت مصنوعی دیده شده است.
کریستال هاي زئولیت در سایز نانو که به اصطلاح نانو زئولیت نام دارند ذراتی با سایز کمتر از 100نانو متر هستند که در سال هاي اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند و دلیل آن پتانسیل بسیار بالاي این مواد در فرآیند کاتالیزوري و جذب سطحی است.هر چه سایز کریستال هاي یک ماده کمتر باشد سطح خارجی ذرات بیشتر می شود که باعث کاهش لاصهژ غپطکأسسط2وافزایش قابلیت جذب سطحی می شود.براي مثال نانو زئولیت هاي نوع لاخاصیت کاتالیزوري زئولیت را براي موادي مثل گازوئیل و سایر هیدروکربن هاي سبک تا حد زیادي افزایش می دهند که از این مواد می توان درکراکینگ گازوئیل استفاده کرد.بزم از دیگر خاصیت هاي این نوع زئولیت جذب سطحی کاتیون هاست.نتایج گزارش شده از جذب سطحی کاتیون ها توسط میکرو زئولیت ها نشان دهنده ي آن است که این مواد جاذب خوبی براي کاتیون ها هستند. با این تفاسیر اگر از این مواد در مقیاس نانو براي جذب سطحی کاتیون ها استفاده شود انتظار می رود که به مراتب بازده بهتري مشاهده شود.
انواع نانو زئولیت ها عبارتند از: بخم در این روش از نانو زئولیت أس و یا به اختصار نوع لا استفاده شده است.خاصیت مهم این نوع از نانو زئولیت توانایی آنها در جذب مواد هیدروکربنی سبک به خود است.بزمروش سنتز این نوع نانوزئولیت عبارتست از:10 گرم زئولیت - سیلیکا ژل - را به صورت گرانول در حلال آلی می ریزیم.ترکیب این حلال آلی عبارتست از 500میلیلیتر تولوئن به همراه 30 درصد حجمی ان-بوتانول. سپس مقدار کافی ارگانو سیلان را اضافه می کنیم. ارگانو سیلان اضافه شده کلا است و در ساخت این فیلتر از این ماده استفاده کردیم. واکنش در یکسیستم شیشه اي بسته در دماي 60 درجه انجام می شود.سپس محلول 12ساعت در همین دما به خوبی هم زده می شود و پس از 12 ساعت این محلول در غکهق با دماي 150 درجه می رود و به مدت سه روز و پس از آن به دماي 180درجه براي 5 روز قرار داده می شود و سپس چندین بار با اتانول شسته می شود و سپس براي خشک شدن 24 ساعت در دماي 100 درجه قرار گرفته می شود.پودر سفید رنگ حاصل نانو کریستال هاي زئولیت هستندبزم
. 2,2 پلی یورتان
پلی یورتان پلیمري است متشکل از دو ماده ي متیلن دي ایزوسیانات و پلی ال غیر اشباع که توسط گروههاي ایزوسیانات و هیدروکسیل به هم متصل می شوند.از ترکیب این دو گروه ماده می توان انواع مختلفی از پلی یورتان ها را تولید کرد. ماده ي حاصل محیطی مناسب براي فیلترینگ را ارائه می دهد.چرا که از طرفی حفرات لازم براي جاسازي
