فصل سه

 

 

تئوری های واكس

 

 

3-1- تئوری هیدرودینامیكی واكس.. 24

 

 

3-1-1 نفوذ مولكولی.. 25

 

 

3-1-2- نفوذ براونین.. 25

 

 

3-1-3- پراكندگی برشی.. 26

 

 

3-1-4- نشست گرانشی.. 26

 

 

3-1-۵- ورقه ورقه شدن رسوبات واكسی.. 27

 

 

3-2- مدل دینامیكی رسوب.. 27

 

 

3-3- رسوب پارافین در سیستم های جریان تكفازی.. 29

 

 

3-4- رسوب پارافین در سیستم های جریان چند فازی.. 30

 

 

3-4-1-اثر ترکیب سیال.. 32

 

 

3-4-2- اثر الگوی جریان.. 32

 

 

3-5- مروری بر روش های ته نشینی واكس.. 34

 

 

3-5-1- معرفی مدل ریگ، رایدال و رونینگسن.. 34

 

 

3-5-2- مدل متزین(Matzain) 37

 

 

3-5-3- مدل هیدرو(Hydro) 40

 

 

3-5-4- مدل دانشگاه میشیگان(University of Michigan Model) 42

 

 

3-6- شبیه سازی واكس توسط نرم افزار الگا(OLGA) 43

 

 

3-7- پارامترهای واكس.. 44

 

 

 

 

 

فصل چهار

 

 

تئوری های مختلف تعادل ترمودینامیکی رسوب واکس

 

 

4-1- تعادل فازی.. 48

 

 

4-2- بررسی ترمودینامیكی تشكیل رسوبات واكس.. 53

 

 

4-2-1 مدل لیرا-گالنا.. 54

 

 

4-2-2-مدل اریكسون.. 55

 

 

4-2-3-مدل پدرسن و مدل های تصحیح شده ی آن.. 55

 

 

4-2-4-مدل وُن.. 56

 

 

4-2-5-مدل كوتینیو.. 56

 

 

4-3-بررسی تفصیلی مدل های ارائه شده.. 57

 

 

4-4- ترمودینامیک تعادل بخار،مایع و جامد.. 64

 

 

 

 

 

فصل پنج

 

 

پیشینه ی تحقیق

 

 

 

مقدمه.. 67

 

 

5-1- پیشینه ی تحقیق.. 67

 

 

 

 

 

فصل شش

 

 

انجام كار

 

 

مقدمه.. 74

 

 

6-1-مدل وُون(Won’s model) 74

 

 

6-1-1-فرضیات مدل وُن.. 74

 

 

6-2- توصیف مدل وون(وون 1986).. 75

 

 

6-3-مدل پدرسن(Pedersen ) 80

 

 

6-3-1- مفروضات مدل پدرسن.. 82

 

 

6-3-2- توصیف مدل پدرسن.. 83

 

 

6-4- محاسبات جداسازی آنی سه فازی.. 86

 

 

6-5- ارائه الگوریتم.. 88

 

 

6-5-1- محاسبات جداسازی آنی دو فازی.. 88

 

 

6-5-2 مقادیر حدس اولیه ی …… 89

 

 

   90

 

 

.. 91

 

 

.. 95

 

 

.. 96

 

 

.. 97

 

 

.. 98

 

 

.. 103

 

 

.. 104

 

 

.. 114

 

 

.. 116

 

 

.. 117

 

 

.. 118

 

 

119

 

 

.. 121

 

 

.. 123

 

 

.. 124

 

 

 

 

 

.. 129

 

 

.. 137

 

 

.. 142

 

 

.. 148

 

 

 

 

 

.. 155

 

 

…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 158

 

 

 

 

 

.. 160

 

 

 

 

 

پیوست ها

 

 

……………………………………………………………………………………………………………………………………… 172

 

 

……………………………………………………………………………………………………………………………………… 175

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان                                                   صفحه

 

 

 

 

 

جدول 2-1: خواص فیزیكی و شیمیایی واكس های پارافینی-میكروكریستال و پترولاتوم،   10

 

 

.. 14

 

 

   22

 

 

.. 82

 

 

.. 130

 

 

.. 138

 

 

.. 141

 

 

.. 143

 

 

.. 144

 

 

.. 145

 

 

.. 145

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان                                                   صفحه

 

 

 

 

 

شكل 2-1- شدت رسوب واكس.. 6

 

 

.. 13

 

 

.. 15

 

 

16

 

 

.. 17

 

 

.. 21

 

 

. 49

 

 

.. 54

 

 

   58

 

 

.. 75

 

 

.. 83

 

 

.. 86

 

 

.. 115

 

 

.. 117

 

 

   124

 

 

   131

 

 

.. 132

 

 

.. 133

 

 

.. 134

 

 

   135

 

 

   136

 

 

.. 139

 

 

.. 140

 

 

   142

 

 

   146

 

 

.. 147

 

 

   148

 

 

.. 149

 

 

.. 150

 

 

   150

 

 

   151

 

 

   152

 

 

.. 153

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

 

 

 

 

 

 

 

 

یكی از مهمترین مسائل در صنایع نفت، رسوب مواد آلی سنگین موجود در نفت خام است، كه طی مراحل تولید، حمل و نقل و فرآوری نفت رخ می‌دهد. رسوب این مواد در مخازن، چاههای نفت، پمپ‌ها، تانك‌های ذخیره‌سازی، لوله‌های انتقال و تجهیزات پالایش، باعث اتلاف هزینه‌های فراوان می‌گردد. با پیش‌بینی مكان تشكیل رسوب می‌توان به كمك روش‌های مكانیكی، شیمیایی و یا تغییر شرایط محیطی، برای از بین بردن یا كاهش رسوب اقدام نمود. كریستالیزاسیون و رسوب تركیبات واكسی منجر به بروز مشكلات زیادی در مراحل تولید، انتقال، ذخیره سازی و انجام فرآیندهای مختلف مربوط به نفت خام و یا مشتقات آن می‌شود.  شركت‌های نفتی در سراسر دنیا به دلیل كاهش تولید، هزینه‌ مواد شیمیایی مورد نیاز، انسداد خطوط لوله و افزایش انرژی مصرفی ناشی از ایجاد رسوبات، سالیانه میلیاردها دلار  زیان می‌بینند. با كاهش ذخایر موجود و افزایش بهره‌برداری از مخازن نفت‌های سنگین و مخازن نفتی دور از ساحل، استفاده از روش‌های جدید و كارآمد برای رفع این مشكلات به یك ضرورت تبدیل شده است.

 

 

نفت خامی كه از اعماق زمین استخراج می شود، شامل هیدروكربورهای سنگین و نیمه سنگین است كه اشكال مختلف و خصوصیات متفاوت دارد. هیدروكربورهای سنگین شامل واكس ها، مواد آسفالتنی و رزین ها هستند كه می توانند به صورت جامد، در تركیبات ظاهر شوند كه در این بین، واكس ها اهمیت خاصی دارند.تغییر عواملی مانند دما، فشار و تركیب اجزای سبك در تركیبات نفتی، سبب تشكیل رسوب های واكس پارافینی جامد در این تركیبات می شود. رسوب واكس تشكیل شده به طور عمده شامل پارافین ها، نفتن ها و به مقدار كمی از دیگر هیدروكربورها، مانند آروماتیك هاست. تشكیل این رسوبات در مرحله اول می تواند منافذ زیرزمینی را مسدود كرده، باعث كاهش شدید نفوذ پذیری آنها شده و راندمان استخراج نفت را كاهش دهد. در مراحل بعدی نیز تشكیل رسوبات، مشكلات زیادی را به دنبال خواهد داشت. به عنوان مثال تشكیل رسوبات واكس در خطوط انتقال نفت خام، می تواند باعث گرفتگی لوله ها و افزایش مقاومت در برابر جریان و در نتیجه افت فشار جریان شده و علاوه بر افزایش توان مورد نیاز جهت پمپ نمودن سیال، موجب استهلاك زودرس تاسیسات شود. تشكیل رسوبات واكس در تجهیزات پروسسی مانند مبدل های حرارتی و خطوط لوله كاهش كارآیی این تجهیزات را به دنبال دارد.با توجه به اینكه در فرآیندهای روغن سازی یكی از مراحل اصلی فرآیند، جداسازی واكس می باشد، اهمیت این پدیده مشخص می گردد. مساله تشكیل رسوب واكس و عوامل موثر بر آن، سالهای متمادی مورد بحث پژوهشگران بوده و اكثر روش ها و مدلهایی كه جهت توصیف و پیش بینی این پدیده ارائه شده اند، توافق ضعیفی با داده های آزمایشگاهی دارند و از هیچكدام نمی توان به عنوان یك راه حل عمومی، جهت پیش بینی این پدیده، استفاده كرد. این مدلها اغلب دمای پیدایش واكس و میزان رسوب تشكیل شده را بالاتر از مقدار تجربی و آزمایشگاهی آن، تخمین می زنند.با توجه به توضیحات یاد شده، پیش بینی دمای تشكیل رسوبات واكس و در نظر گرفتن این دما در طراحی تجهیزات مربوط به استخراج، تولید و بهره برداری از نفت خام یا برش های نفتی، اهمیت خاصی دارد. مدل سازی ترمودینامیكی، یكی از راههای بررسی این پدیده است.[1-6