دانلود پایان نامه ارشد : مدلسازی و شبیه‌سازی فرآیند نمک‌زدایی الکترواستاتیک نفت خام

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی شیمی

گرایش : شبیه سازی و کنترل فرآیند  

عنوان :  مدلسازی و شبیه‌سازی فرآیند نمک‌زدایی الکترواستاتیک نفت خام

دانشکده‌ی مهندسی شیمی، نفت و گاز

 پایان نامه ‌ی کارشناسی ارشد در رشته‌ی

 مهندسی شیمی (شبیه سازی و کنترل فرآیند)

 مدلسازی و شبیه‌سازی فرآیند نمک‌زدایی الکترواستاتیک نفت خام

 استادان راهنما

دکتر محمدرضا رحیم‌پور

دکتر سونا رئیسی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)چکیده هدف از این پژوهش مدلسازی فرآیند نمک‌زدایی از نفت خام بر اساس روش موازنه جمعیت می‌باشد. بدین منظور فرآیند نمک‌زدایی الکترواستاتیک یک و دو مرحله‌ای که شامل شیر اختلاط و مخزن الکترواستاتیک می‌باشد، در حالت پایا مدلسازی شده است. به منظور بررسی صحت مدلسازی انجام شده، نتایج حاصل با داده‌های صنعتی موجود مقایسه شده‌اند. در فرآیند نمک‌زدایی الکترواستاتیک ابتدا آب تازه به امولسیون آب و نفت اضافه شده و در اثر عبور از شیر اختلاط آب تازه با آب همراه نفت ترکیب می‌شود. سپس امولسیون تولیدی به مخزن الکترواستاتیک وارد شده و تحت تأثیر نیروی الکتریکی قطرات با یکدیگر برخورد کرده و در اثر نیروی ثقل ته‌نشین می‌شوند. در ابتدا اثر افت فشار شیر اختلاط، دمای فازهای پیوسته و پراکنده، شدت میدان الکتریکی و دبی آب رقیق‌کننده بر روی راندمان‌های جداسازی‌های آب و نمک یک مرحله‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. در فرآیند دو مرحله‌ای، تأثیر آب تازه افزوده شده به مرحله دوم، افت فشار شیر اختلاط مرحله دوم و همچنین شدت میدان الکتریکی مراحل اول و دوم بر راندمان جداسازی آب و مقدار نمک خروجی از واحد بررسی گردیده است. در ادامه دستگاه الکترواستاتیک با میدان الکتریکی متناوب عمودی مدلسازی شده است و نتایج حاصل از آن با میدان الکتریکی افقی مقایسه شده است.کلید واژه‌ها: امولسیون آب نمک در نفت خام، شیر اختلاط، دستگاه نمک‌زدا الکترواستاتیکی، موازنه جمعیتفهرست مطالب  عنوان                               صفحه فصل اول: مقدمه و مفاهیم اولیه. 21-1- مقدمه. 21-1-1- عوامل موثر در پایداری امولسیون‌ها 41-2- تاریخچه جدا کردن آب از نفت خام. 71-3- روش‌های جداسازی آب‌نمک از نفت خام. 81-3-1- ته‌نشینی توسط نیروی ثقل.. 81-3-2- روش‌ حرارتی.. 91-3-3- استفاده از مواد شیمیایی.. 91-3-4- شست‌وشو با آب خالص‌تر. 101-3-5- روش‌های مکانیکی.. 101-3-5- روش الکتریکی.. 111-3-6- استفاده از غشاء 121-3-7- استفاده از امواج اولتراسونیک و میکروویو. 121-3-8- روش بیولوژیکی.. 131-4- شرح فرآیند نمک‌زدایی الکترواستاتیک.... 131-5- امولسیون‌سازی در شیر اختلاط.. 161-5-1- راندمان اختلاط.. 171-5-2- آب رقیق‌کننده 171-6- اصول نمک‌زدایی الکترواستاتیکی.. 191-6-1- جریان متناوب... 191-6-2- جریان مستقیم.. 211-6-3- ترکیب میدان‌های متناوب و مستقیم.. 221-6-4- فرکانس دوگانه. 24فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته. 262-1- مطالعات صورت گرفته در زمینه امولسیون‌سازی.. 262-2- مطالعات صورت گرفته در زمینه جداسازی آب از نفت... 28فصل سوم: مدلسازی.. 333-1- معادله موازنه جمعیت... 333-2- مدلسازی شیر اختلاط.. 353-2-1- تابع شکست... 363-2-2- ضریب به هم چسبیدگی.. 383-3- آنالیز مسیر حرکت قطره در حضور میدان الکتریکی.. 403-3-1- نیروی الکتریکی القایی.. 403-3-2- نیروی واندروالس.... 433-3-3- توابع حرکت نسبی.. 453-3-4- معادله مسیر حرکت... 463-4- مدلسازی دستگاه نمک‌زدای الکترواستاتیک تحت تأثیر میدان‌های الکتریکی متناوب   افقی و عمودی  473-5- خواص فیزیکی آب نمک و نفت خام. 503-6- روش حل معادله موازنه جمعیت... 52فصل چهارم: نتایج و تحلیل داده‌ها 564-1- نتایج حاصل از مدلسازی شیر اختلاط.. 564-2- نتایج آنالیز حرکت قطرات در حضور میدان الکتریکی متناوب... 604-3- نتایج حاصل از مدلسازی دستگاه الکترواستاتیک.... 624-3-1- دستگاه الکترواستاتیک یک مرحله‌ای میدان افقی.. 644-3-2- ارزیابی صحت مدلسازی انجام شده 724-3-3- دستگاه الکترواستاتیک دو مرحله‌ای میدان افقی.. 744-3-4- دستگاه الکترواستاتیک میدان عمودی.. 81فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات... 84مراجع.. 86    چکیده و صفحه عنوان به انگلیسیمقدمههمواره نفت خام استخراج شده از چاه با ناخالصی‌های مختلفی از جمله گل، ذرات جامد، آب، نمک، املاح، مقادیر اندکی از فلزات وانادیوم، نیکل، مس، کادمیوم، سرب، و آرسنیک همراه است. این ناخالصی‌ها می‌بایست قبل از ورود به پالایشگاه به حداقل میزان ممکن برسند تا از بروز مشکلات جلوگیری شود. در بین ناخالصی‌ها،‌ خطرناک‌ترین آن‌ها وجود نمک در نفت خام است. ترکیب نمک محلول در نفت خام معمولاً به صورت کلرید سدیم و نمک‌های منیزیم و کلسیم می‌باشد. با گرم نمودن نفت خام، مخلوطی از ترکیبات کلرید، سولفات‌ها و کربنات‌های جامد بر جای می‌ماند و نمک‌های حل شده در نفت هیدروژن کلرید آزاد می‌کنند. وجود حتی مقادیر اندک کلریدریک، خاصیت خورندگی ترکیبات سولفوری را افزایش می‌دهد.وجود مقادیر زیاد آب نمک در نفت موجب بروز مشکلات بزرگ و خسارات مالی سنگین و مکرر می‌شود. زیرا:
  • نمک‌های محلول در آب خاصیت خورندگی[1] شدید دارند و باعث سوراخ شدن دستگاه‌ها و تجهیزات گرانبهای بهره‌برداری از جمله لوله‌ها، شیرها، تلمبه‌ها، مخازن و کشتی‌های نفتکش می‌شوند. بخش‌های داخلی برج‌های تقطیر پالایشگا‌ها را سوراخ می‌کند که از سرویس خارج کردن و تعمیر آن‌ها مخارج سنگینی را به شرکت‌ها تحمیل می‌کند.
  • به جای ماندن رسوب املاح بر سطح داخلی تجهیزات باعث گرفتگی و افزایش افت فشار می‌شود، لوله‌های دستگاه‌های گرم کننده نفت را مسدود نموده و سبب بالا رفتن حرارت و فشار آن‌ها می‌شود.
  • موجب مسمومیت کاتالیست شده و کاتالیست را غیر فعال می‌کند یا فعالیت آن را کاهش می‌دهد.
  • قسمتی از مخازن و لوله‌های نفت توسط آب اشغال می‌شود، در نتیجه هزینه‌های ثابت و عملیاتی افزایش می‌یابد و حجم نفت ارسالی نیز کاهش خواهد یافت.
  • کیفیت و خواص نفت تغییر می‌کند. دانسیته نفت خام می‌تواند از kg/m3 800 برای نفت خالص تا kg/m3 1030 برای امولسیون تغییر کند. بیشترین تغییرات در ویسکوزیته مشاهده می‌شود که به عنوان نمونه می‌تواند از چند میلی پاسکال ثانیه تا 1000 میلی پاسکال ثانیه افزایش یابد. درجه API نفت کاهش می‌یابد،‌ در نتیجه ارزش و قیمت نفت کاهش می‌یابد [1].
آب نمک موجود در نفت خام بر اساس قطر قطرات پراکنده در آن به سه دسته آب آزاد، آب امولسیون شده و آب حل شده تقسیم می‌شود. قطرات درشت آب که به صورت آزاد در نفت پراکنده‌اند، در مدت زمانی کمتر از پنج دقیقه در ته ظرف ته‌نشین می‌شوند. بخشی از آب نیز به صورت قطرات ریز امولسیون در نفت معلق می‌ماند و هیچ‌گاه خودبه‌خود ته‌نشین نمی‌شود. هر چه قطرات ریزتر باشند جدا کردن آ‌ن‌ها از نفت خام مشکل‌تر است. آب حل شده در نفت نیز ته‌نشین نمی‌شود و در عمل تنها راه جداسازی آن، پایین آوردن درجه حرارت است. حلالیت آب در نفت تا حد زیادی تابع درجه حرارت و نوع هیدروکربن‌های موجود در نفت خام است.امولسیون به مخلوطی اطلاق می‌شود که قطرات یک مایع غیر قابل حل در مایع دیگر، پراکنده شده باشند. امولسیون‌ها در صنایع مهمی از جمله صنایع غذایی، آرایشی، تولید خمیر کاغذ و مقوا، سیالات بیولوژیکی، دارویی، صنعت کشاورزی و مهندسی نفت یافت می‌شوند [2]. مایعی که به صورت قطرات کوچک پراکنده و ناپیوسته است را فاز پراکنده، و مایعی که آن‌ها را احاطه کرده را فاز پیوسته نامند.1-1-1- عوامل موثر در پایداری امولسیون‌هاامولسیون آب در نفت خام ممکن است در هر یک از مراحل تولید نفت و صنایع فرآیندی به‌وجود آید؛ و به وسیله‌ی طیف وسیعی از مواد طبیعی موجود در نفت یا عوامل مختلف، پایدار بماند. پایداری امولسیون‌ها وابسته به عوامل مختلفی است که در ادامه به آن‌ها اشاره خواهد شد [3].-1-1-1-اندازه قطره‌هاهرچه قطر قطرات فاز پراکنده بزرگتر باشد، امولسیون ناپایدارتر خواهد بود. بنابراین اگر با استفاده از روش‌های فیزیکی و شیمیایی بتوان قطرات امولسیون را به هم متصل کرد، قطرات بزرگتری بوجود می‌آید که در اثر اختلاف وزن مخصوص آب نمک و نفت ته‌نشین می‌شوند. 1-1-1-2- اختلاف دانسیته فاز پیوسته و فاز پراکندههمان‌طور که ذکر شد، عامل ته‌نشین شدن قطرات آب پراکنده در نفت، اختلاف دانسیته بین دو فاز می‌باشد. اگر اختلاف دانسیته فاز پیوسته و فاز پراکنده کم باشد, امولسیون پایدارتر است و جداسازی فاز پراکنده سخت‌تر صورت می‌گیرد. وجود نمک در آب موجب افزایش دانسیته امولسیون شده، در نتیجه اختلاف دانسیته بین آب و نفت افزایش می‌یابد. لذا ته‌نشین شدن قطرات آب با سرعت بیش‌تری صورت می‌گیرد.1- Corrosionتعداد صفحه : 106قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید