بخشی از مقاله
چکیده
ذخیره و نگهداری نفت خام در مخازن پالایشگاهی و پایانه های صادراتی، سبب می شود به مرور زمان با توجه به ماهیت ماده ذخیره شده و مدت زمان ماند محصولات هیدروکربنی مقدار زیادی نفت خام در ته مخزن و خطوط لوله متصل به آن رسوب کند. رسوب آسفالتین درمخازن نفتی یکی از مشکلات بسیارمهم درمخازن ذخیره نفت خام می باشد.
در این پژوهش از روش اختلاط جتی جهت کاهش رسوب آسفالتین در مخازن ذخیره استفاده شده است. این مخلوط کننده از یک ساختار ساده شامل یک مخزن حاوی چند نازل در قسمت های مختلف که جریان جت از طریق آنها به مخزن وارد می شود، یک پمپ که جریان جت را تولید می کند و یک مجموعه لوله کشی های ساده تشکیل شده است.که با استفاده از جریان جت می توان میزان رسوبات در کف مخزن تا 70 درصد کاهش و میزان آسفالتین موجود در رسوبات به وجود آمده در کف مخازن تا حدود 20 درصد کاهش و هیدروکربن های با ارزش به نفت خام باز گرداند.
.1مقدمه
نظریه تشکیل رسوب آسفالتین بر اساس انجام واکنش پلیمریزاسیون از طرف پاره ای از پژوهشگران ارائه گردیده است[3] به عنوان نمونه کاواناکا نظر خویش را در رابطه با تشکیل رسوب آسفالتین این چنین بیان نموده است که آسفالت عبارت است از محصول عبور تدریجی نفت از مراحل گوناگون می باشند که تحت تاثیر عواملی چون زمان، دما، فشار و بر اساس مکانیسم پلیمریزاسیون تشکیل می گردند[6] گراسبک و همکارانش نیز معتقدند که آسفالتین نوعی پلیمر با پل های گوگردی می باشد. طبق مطالعات انجام شده در مورد ساختمان آسفالتین حدس زده می شود که این ماده از پلیمرهایی تشکیل شده که عموما توسط پیوندهای یگانه کربن کربن به یکدیگر متصل شده اند[7] از این رو با کاهش میزان رسوبات در مخازن ذخیره، می توان آسفالتین موجود در رسوبات را به نفت خام بازگرداند.
1-1 انواع روشهای بازیافت و پیشگیری از تشکیل رسوب در مخازن ذخیره نفت
روش سنتی، روش شیمیایی، روش حرارتی، روش اختلاط جتی انواع روش های مرسومی هستند که جهت جداسازی رسوبات و بازگردانی آسفالتین به نفت خام مورد استفاده قرار می گیرند.
1-1-1 روش سنتی
این روش نیاز به سرمایه گذاری اولیه ندارد، نیروی انسانی رسوبات از کف مخازن جدا و خارج می کند. در نتیجه این روش هزینه عملیاتی پایین دارد ولی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد، چون با خارج کردن رسوبات باعث از بین رفتن ترکیبات هیدروکربنی شده و امکان بازگردانی این ترکیبات وجود ندارد.
1-1-2 روش شیمیایی
در این روش علاوه بر گازوئیل و بخار آب، از حلال هایی نظیر زایلن و تولوئن برای تسهیل انحلال رسوبات مورد استفاده قرار می گیرد .از مهمترین معایب بکارگیری این روش مشکلات تهیه، حمل و استفاده از حجم نسبتا زیاد مواد شیمیایی بویژه برای مخازن ذخیره با ظرفیت زیاد، اختلاط مواد شیمیایی با مواد نفتی بازیافتی و در نتیجه آلودگی خوراک پالایشگاه ها و نفت خام صادرات و نیز هزینه گزاف مواد شیمیایی در حجم مورد نیاز می باشد. بدیهی است که از نظر ایمنی بدلیل استفاده از مواد شیمیایی شرایط بدتر از روش سنتی است.
1-1-3 روش حرارتی
این روش شامل تزریق نفت داغ به مخزن برای از بین بردن رسوبات است .در صورتی که میزان رسوب زیاد باشد این روش نه تنها باعث کاهش رسوب نمی شود، بلکه باعث افزایش رسوب نیز می شود.
1-1-4 روش مکانیکی - اختلاط جتی -
به کارگیری سیستم اختلاط جتی عملا یک روش پیشگیری از تشکیل رسوب است. در این سیستم نفت خام با استفاده از یک پمپ از داخل مخزن، مکش شده و با فشار بالاتر از طریق یک نازل دوار، به داخل مخزن هدایت و سبب ایجاد جریان آشفته در سیال درون مخزن می شود. با ایجاد این جریان متلاطم، هیدروکربن های به دام افتاده در میان رسوبات کف مخزن آزاد می شوند وحجم قابل توجهی از نفت خام مخلوط شده با رسوبات بازیابی شده و تا حد زیادی از هدر رفتن سرمایه های هیدروکربنی به صورت رسوبات غیرقابل بازیافت جلوگیری می شود .
.2روش و مراحل تحقیق
در این پژوهش سیستمی که جهت جداسازی آسفالتین از لجن های نفتی در نظر گرفته شده، اختلاط جتی نام دارد همانطور که گفته شد این سیستم از پیشینه کوتاهی برخوردار است و دارای ساختار ساده ای می باشد که اساسی ترین مراحل طراحی در زیر خلاصه شده اند:
1. مشخص کردن قطر - - D و ارتفاع - - H تانک
2. محاسبه نسبت H /D بر اساس این نسبت نوع جت مشخص میشود
3. تعیین طول مسیر جت
4. محاسبه زوایه جت کنار ورود. برای جت به سمت بالا جهت دهی شده tan 1H /D و برای جت به سمت پایین tan 1 D / Hمی باشد
.5 انتخاب سرعت جت. برای جتهای نزدیک کف به سمت بالا باید v j c و برای جت های نزدیک سطح مایع به سمت پایین باید v j 1.5 c باشد. که vc سرعت بحرانی بوده و برای مقادیر پایین تر از آن مسأله لایه لایه شدن پیش می آید پارامترهای تاثیر گذار جهت اختلاط بهتر و جلوگیری از رسوب به شرح زیر می باشند: زاویه نازل ها، قطر نازل ها، سرعت جت، دما. که هر چهار فاکتور در سه سطح مختلف با استفاده از طراحی آزمایش به روش تاگوچی مورد بررسی قرار گرفته اند.
