بخشی از مقاله
چکیده :
یکی از مشکلاتی که در صنعت نفت با آن روبر و هستند تجمع رسوبات نفتی در هنگام ذخیره سازی نفت خام در مخازن نفتی می باشد . فرایند رسوب زدایی علاوه بر اینکه فرایندی زمان بر است مستلزم صرف هزینه های بسیاری نیز می شود و اینکه در هنگام رسوب زدایی مخزن از سرویس خارج می شود, روشهای سنتی رسوب زدایی آلودگیهای زیست محیطی و نیز خطرات ایمنی و بهداشت شغلی را برای کارکنان به همراه دارد و سبب از میان رفتن حجم قابل توجهی از منابع نفتی شده و ممکن است باعث آسیب رساندن به کف مخزن شود , به منظور پیشگیری از تجمع رسوبات نفتی در مخزن در این مقاله به شبیه سازی روش SRJ برای جلوگیری از تجمع رسوبات پرداخته ایم.
در این روش نفت خام به کمک یک پمپ از داخل مخزن مکش می شود و با فشار بیشتری توسط یک نازل دوار مجددا به داخل مخزن هدایت می شود. و نتایج حاصل با نتایج تجربی حاصل از آزمایشات بر روی مخازن مقایسه شده که دارای دقت بالایی است و نشان می دهد که این روش باعث کاهش رسوبات در حدود ًْ درصد در مخزنی با ظرفیت یک میلیون بشکه می شود.
مقدمه
با توجه به اینکه کشور ما از تولیدکنندگان و صادرکنندگان اصلی نفت خام در دنیای کنونی می باشد می باشد و دارای ظرفیت ذخیره سازی بالایی در حوزه نفت خام در پایانه های نفتی و پالایشگاهها می باشد که با توجه به حجم بالای این ذخیره سازی سالیانه طبق موارد اعلام شده در حدود ْ تا ًٌ درصد به سبب رسوب و تجمع رسوبات غیر قابل استفاده می باشد که این رسوبات عموما شامل ترکیبات آسفالتین و پارافینی,آب, ماسه و کمی ناخالصیهای معدنی می باشد.
فرایند ته نشینی نفت خام در مخزن فرایندی تدریجی است که بستگی به مدت زمان ذخیره , میزان افزایش و کاهش موا د نفتی در مخزن و دمای مخزن دارد . با گذشت زمان رسوبات تشکیل یک لایه نفتی در کف مخزن را می دهند که این لایه به مرور بزرگتر شده و فاز جامد رسوب را در کف مخزن تشکیل می دهد
این لایه رسوب تشکیل شده سبب کاهش ظرفیت مخزن شده و نیز مشکلات بسیاری را پدیدار می شود که می ت وان به افزایش خوردگی در کف مخزن , کاهش ظرفیت اسمی مخزن و حتی انسداد اتصالات مخزن اشاره کرد.
برای پیشگیری از تجمع رسوب در مخزن روشهای زیادی استفاده می شود که می توان به شیوه های
مکانیکی, شیمیایی و بیولوژیک رسوب ردایی اشاره کرد. این سیستمها تماما توسط نیروی انسانی انجام می شوند و به همین خاطر دارای ایمنی پایین و زمان طولانی جهت انجام می باشند و آلودگی محیط و نفت خام را نیز در پی داشتند
استفاده از سیستمهایی بمانند فیلتراسیون نفت خام , و استفاده از نازلها نیز به علت ایجاد واحدهای جدید هزینه بر و دارای معایب خاص خود بودند به همین خاطر استفاده از سی ستم SRJ1 که یکی از سیستمهای نوین مورد استفاده در مخازن نفتی در دنیا و کشورمان می باشد به کمک CFD2 مورد بررسی قرار گرفته است. تا میزان کارایی و دقت این سیستم مورد بررسی قرار گیرد.
- رسوب آسفالتین در مخازن نفتی
یکی از مهمترین معضلات صنعت نفت در زمینه های استخراج و بهره برداری ، انباشت نفت خام در مخازن سطح الارضی ، و خطوط انتقال نفت تشکیل مواد ارگانیک سنگین - آسفالتین و واکس - و بدنبال آن ایجاد رسوب درون سازندهای نفتی، تاسیسات و خطوط انتقال نفت خام می باشد
علت این امر تغییر در شرایط ترمودینامیکی نظیر تغییر در ترکیب نفت خام، درجه حرارت و تغییر در فشار می باشد که بر اثر آن تعادل ظریف ترمودینامیکی مواد سنگین آلی نظیر واکس و آسفالتین به هم ریخته و در نتیجه این مواد با مکانیزمهای مختلف تشکیل و در اثر حرکت در محیط متخلخل سازند یا داخل لوله در چاه تولیدی و یا تاسیسات سطح الارضی، رسوب می نمایند و زدودن آنها گاهی غیر ممکن و گاهی ممکن ولی با هزینه های زیاد همراه است.با توجه به موارد فوق، شناخت مشکل، و راه حل مناسب برای رسوب زدایی تأثیر بسزایی در موفقیت عملیات دراز مدت تولید و همچنین پایداری جریان و تولید اقتصادی دارد.
به طور طبیعی مواد سنگین هیدورکربوری در طی سالیان متمادی در یک حالت تعادل حساس قرار دارند که هر گونه تغییر در شرایط ترمودینامیکی باعث بهم خوردن تعادل ترمودینامیکی و کاهش حلالیت برخی از مواد سنگین تشکیل دهنده نفت خام می شود و در نتیجه این مواد ریزش کرده و هسته های اولیه رسوب تشکیل و به دنبال آن پس از تشکیل هسته ها، کریستالیزاسیون واکس و خوشه ای شدن آسفالتین صورت می گیرد.
در کل پدیده رسوب آسفالتین اگر چه تابعیت سه گانه ترکیب، فشار و درجه حرارت را دارد ولی به طور کلی حساسیت آن به فشار و ترکیب بیشتر از درجه حرارت می باشد در پدیده رسوب واکس ، پارامتر درجه حرارت و کاهش آن زیر نقطه کریستالیزاسیون تاثیر بیشتری دارد و مساله ساز می شود به طوریکه حتی دربرخی موارد به علت پدیده ژله ای شدن باعث انسداد کامل خطوط انتقال نفت خام می شود
طبق مشاهدات و نظریات عنوان شده آسفالت عبارت از سنگین ترین بازمانده های تقطیر نفت خام، ماسه قیری، قیر طبیعی و یا مایع هیدروکربنی حاصل از زغال سنگ که دارای طبیعت کلوئیدی می باشد. بنابراین آسفالتین عبارت از بخش نامحلول نفت خام یا زغال سنگ در نرمال آلکانهای با وزن ملکولی پایین است که در حلالهائی نظیر بنزن، تولوئن و دی سولفید کربن قابل حل می باشد
ذرات تشکیل دهنده آسفالتین بصورت مواد جامد بی شکل و به رنگ قهوه ای تا قهوه ای تیره به صورت پودر - غیر کریستالی - می باشند از نظر ساختمان، این ماده مشتمل بر عناصری از قبیل کربن، هیدروژن و هترواتمهایی نظیر اکسیژن، گوگرد و نیتروژن است بعلاوه آسفالتین شامل فلزات و بخصوص نیکل ، وانادیم به مقدار کم، آهن و مس می باشد. طبق مطالعات و تحقیقات دیگر ملکول آسفالتین از هیدروکربنهای آروماتیک پلی سیکلیک و زنجیرهای جانبی پارافینی تشکیل گردیده است
روشهای جلوگیری از رسوب آسفالتین
روشهای زیادی برای جلوگیری از رسوب آسفالتین وجود دارد که چند روش بیان می شود.
- روشهای شیمیایی - استفاده از حلال - حلالهایی نظیر زایلن و تولوئن برای حل رسوب آسفالتین در نفت خام مورد استفاده قرار می گیرند
- استفاده از شوینده های آسفالتین این شوینده ها یک نوع از عوامل فعال سطحی هستند که باعث شکستن رسوب آسفالتین شده و مانع چسبیدن دوباره ذرات آسفالتین به همدیگر می شوند.
- مواد کاهش دهنده رشد کریستالی پلیمرهایی هستند که باعث کاهش رشد کریستالی واکس و آسفالتین می شوند موقع استفاده از روشهای شیمیایی باید به کلیه مشکلات زیست محیطی، سمی بودن و خطرات آنها بر مخازن وخطوط لوله دقت کافی اعمال گردد
