بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مشکلات عملیاتی در انتقال نفت خام از چاههای نفت، کاهش مسیر عبور نفت خام در لوله ها می باشد. علت این پدیده تشکیل رسوبات لجن نفتی به علت کاهش دما و حضور مواد آسفالتین و واکس در نفت خام می باشد. این امر در دماهای پایین تر تاثیرگذار تر است. رفتار جرداًًًًًًًًًیانینفتشدی غیرنیوتنی بوده و وابستگی به نوع شرایط ترمودینامیکی مخلوط نیز دارد. از طرفی لجن های نفتی در لیست مواد زائد خطرناک قرار دارد. در این مطالعه روش های مختلف برای بازیافت لجن نفتی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج هر یک از این روش ها با یکدیگر مقایسه شدند.
مقدمه
نفت خام های واکس دار در دماهای پایین به سختی جریان می یابند و تشکیل لجن نفتی می دهند.علت این پدیده کریستالیزاسیون ذرات واکس می باشدکه باعث بروز رفتار غیر نیوتنی نفت خام در دماهای کمتر از دمای ابری شدن می شود. پیش بینی ویسکوزیته نفت جهت طراحی خطوط لوله در مراحل انتقال نفت خام، حرکت و جابه جایی نفت در مخازن، فرایندهای تولید ترکیبات نفتی و فرایندهای پالایش از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
در لوله های انتقال که از محیط های سرد عبور می کنند ممکن است نفت خام با کاهش دما حالت ژله ای به خود بگیرد. در این شرایط به دلیل تشکیل رسوب خسارات زیادی به لوله ها وارد می شود و هزینه های عملیات تولید نیز افزایش می یابد. این موارد شامل هزینه های پاکسازی و انتقال رسوبات در لوله ها و تجهیزات فرایندی و در شرایط حادتر تعویض و جایگزینی تجهیزات صدمه دیده و یا استفاده از سیستم های پمپاژ قوی تر می باشد.
لجنهای نفتی از مهمترین معضلات واحدهای نفتی اعم از واحدهای سرچاهی تا واحدهای پخش فراوردههای نفتی می باشد. که با توجه به ماهیت هر بخش به شکل های مختلف نگهداری می گردند. با تبدیل لجن های نفتی به مواد با ارزش افزوده بالاتر مانند بنزین، گازوئیل، مازوت و.. نسبت به مواد کم ارزش تر، امکان افزایش کارایی پالایشگاه وجود دارد. از طرفی در بخش انتقال نفت خام از واحدهای سرچاهی به واحدهای پالایشگاهی، افزایش شدت جریان در خطوط لوله انتقال نفت برقرار شده و باعث کاهش چشمگیر مشکلات ناشی از گرفتگی ها در خطوط لوله می گردد.
در گذشته لجنهای نفتی جمع آوری شده را دفن میکردند که باعث از بین رفتن میکروارگانیزم های خاک میشدند و یا در زباله سوز ها سوزانده شده و باعث انتشار آلودگی در هوا و در نهایت باعث آلایندگی محیط زیست می شدند. از آنجا که لجن های نفتی در لیست مواد زائد خطرناک - RCRA - قرار گرفته اند. لذا برای جلوگیری از آسیب به محیط زیست، بایستی عملیات بازیافت انجام شود. با استفاده بهینه از لجن نفتی می توان موارد زیردست پیدا کرد:
-1 حفظ هرچه بیشتر منابع طبیعی نفت وگاز
-2 گسترش فرهنگ حفاظت از محیط زیست
-3 مزایای اقتصادی
از پالایش لجنهای نفتی، ترکیبات نفتی بدست میآید که با استفاده از دستگاههای تقطیر ترکیبات هیدروکربنی که معمولا شامل آلکانها و پارافین ها از 1 تا 40 اتم کربن سیکلو آلکانها و ترکیبات آروماتیک میباشد.[ 5 ] روشهای متنوع ذخیره سازی و یا سوزاندن لجنهای نفتی به جای روش های بازیافت آن وجود دارد که همواره عواقب جدی برای محیط زیست و انسان به همراه داشته است
تجزیه بیو لوژیکی توسط جمعیت های طبیعی میگرو ارگانیزم ها نشان دهنده یکی از مکانیسم های اولیه است که نفت و دیگر آلاینده های هیدروکربنی از محیط زیست حذف شوند[9] اما این روش های طبیعی نیاز به زمان های طولانی دارد تا نفت را به صورت شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی تجزیه کند. از طرفی این امر نگرانی های جدی را برای ترکیبات آلی دیگر در خاک ایجاد می کند. تاثیرات مخرب لجن نفتی ناشی از صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی باعث افزایش توجهات شده است.
لجنهای نفتی به صورت لجن امولسیون آب در نفت رایج است که شامل 30 تا 50 درصد نفت و 30 تا 50 درصد آب و 10 تا 12 درصد موادجامد است. به این نوع لجن ها، لجن های نرم گفته می شود. اصولا لجن های نرم در ته مخازن یافت می شود و البته در همه موارد لجن های نفتی به این صورت نیستند. به عنوان مثال همانطور که در جدول 1 مشاهده میشود در خطوط انتقال نفت در منطقه شمال کشور ایران که دارای درصد آب بسیار کمتری است لجن کاملاً جامد و چسبناک است که در اصطلاح به آن لجن خشک گفته می شود.
-1 آبزدایی:
در این قسمت به کاربرد مفید اسید در توانایی جداسازی آب از لجن های نفتی به وسیله فرایند شناور سازی پرداخته می شود. پارامترهای مختلفی از جمله حجم آب روبی، زمان مکش - - CST و مقاومت ویژه فیلتراسیون - - SRF که هر دو به نوعی ویسکوزیته هستند به منظور ارزیابی جداسازی آب از لجن نفتی مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این، جمع اندازه توزیع و نرخ انتشار از AL - III - برای توضیح شکستگی ساختار به عنوان یک نتیجه از تصفیه اسیدی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. نتایج نشان می دهد که توانایی جداسازی آب از لجن نفتی افزایش یافته و PH لجن کاهش می یابد. بعد از 120 دقیقه حجم آب رویی 77 درpH = 4 است. ماکزیمم کاهش در CST وSRF ، %93,1 و 89,2 است.
بااسیدی شدن لجن اندازه توزیع ذرات در لجن های نفتی بدست می آید که به طور قطر متوسط 36 میکرو متر است. علاوه بر این PH پائین نشان می دهد که نرخ بیشتری از AL - III - آزاد می شوند. تحقیقات نشان داده است که تنوع در اندازه توزیع لجن نفتی در ساختار از طریق شکسته شدن و انحلال هیدروکسید آلومینیوم امکان پذیر می شود. اسیدی کردن لجن با تغییر در اندازه توزیع ساختار توانایی جداسازی آب از لجن نفتی امکان پذیر می کند. همه نتایج از تحقیقات نشان می دهد که بهتر است روش اسیدی کردن به عنوان یک پیش تصفیه لجن های نفتی باشد. استفاده از اسید باعث کاهش لجن نفتی تولید شده از شناورسازی می شود
-2 تاثیر حلا ل ها بر بازیافت لجن های نفتی
وجود نفت بالا در لجن نفتی باعث توجهات بیشتری به بازیافت نفت از لجن های نفتی شده است. در حقیقت تصفیه لجن نفتی باعث بازیافت 10 درصد نفت از لجن نفتی گشته است. به همین خاطر توجهات بیشتری برای تصفیه لجن های نفتی انجام شده است تا هیدروکربن های موجود در لجن های نفتی دارای مواد سمی کمتری بوده و اثرات مخرب کمتری در روی زمین داشته باشد
یکی دیگر از راه حل استفاده از روش استخراج می باشد که توسط زبیدی و همکارانش1 درسال2010 انجام گرفته که نشان می داد متیل اتیل کتون و LPGباعث بازیافت نفت از لجن هایی که عموماً در ته تانک های ذخیره موجود است مورد استفاده قرار می گیرد. وقتی اختلاط این دو حلال به نسبت 4 به 1 باشد حدود 32 تا 39 در صد نفت از لجن نفتی باز یافت می شود. استفاده از متیل اتیل کتون و LPG در لجنهای نفتی ته مخازن یا به عبارتی لجن های نرم از نظر اقتصادی به صرفه نمی باشد چون حجم مقادیر زیادی از این دو ماده باید مصرف شود تا 32 در صد نفت استخراج شود.
اویلا و چارز2 در سال 2007 از سیالات فوق بحرانی برای استخراج نفت از لجن نفتی استفاده کردند. این تحقیقات بر روی لجن های ته مخازن نفتی صورت گرفته که از سیال فوق بحرانی اتان در دماها و فشار های متفاوت استفاده کرده است.
