بررسی تجربی پایداری امولسیون: کاربرد استاتیک میکسر به منظور اختلاط آب در نفت خام

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 مرتبه دکترا، استادیار مهندسی شیمی، پژوهشکده توسعه فناوری‌های پالایش، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران

2 کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، پژوهشکده توسعه فناوری‌های پالایش، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران

چکیده

عملیات اختلاط یک بخش مهم در فرآیندهای شیمیایی محسوب می­شود. به دلیل مزایایی نظیر: هزینه ساخت و هزینه عملیاتی پایین، هزینه تعمیر و نگهداری پایین و فضای کم مورد نیاز، استاتیک میکسرها در بسیاری از صنایع بکار می­روند. این تحقیق، استفاده از استاتیک میکسرها را به منظور اختلاط آب شستشو با نفت­خام در فرآیند نمک­زدایی پیشنهاد می­کند؛ که در حال حاضر کاربرد شیر اختلاط رایج می­باشد. نوع استاتیک میکسر و شرایط عملیاتی بر روی ویژگی­ها و پایداری امولسیون حاصله اثرگذار هستند. سه نوع استاتیک میکسر با نام­های تجاری SMV، HMS و LPD در شرایط عملیاتی متفاوت شامل درصد آب (%15-2) و دبی نفت­خام (l/h 86-144) در مقیاس پایلوت مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج تجربی نشان داد استاتیک میکسر نوع SMV پایدارترین امولسیون را ایجاد می­کند که برای فرآیند نمک­زدایی مناسب نیست. در مقابل، با توجه به ویژ­گی­های امولسیون، استاتیک میکسر نوع LPD‌ بهترین انتخاب برای این کاربرد است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Study on Emulsion Stability: Application of Static Mixers for Dispersion of Water in Crude Oil

نویسندگان [English]

  • Mehdi Mohammadi 1
  • Ali Pirzadeh 2
1 Assistant Professor in Refining Technologies Development Division, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)
2 M.Sc. in Refining Technologies Development Division, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)
چکیده [English]

Mixing or dispersing operation is an important section in chemical processes. Because of several advantages like: low capital cost, low operating cost, low maintenance cost and low required space; static mixers are applied in many industries. In crude oil desalting process, static mixers for dispersion of the dilution water in crude oil is proposed by this study; which conventionally a mixing valve is used. Type of the static mixer in the applied operating conditions effects on the properties and the stability of the resulted emulsion. In a pilot scale setup, three types of SMV, HMS and LPD static mixers have been investigated; for different conditions of water fraction (2-15%) and crude oil flow rate (86-144 l/h). The experimental results show that SMV outcomes the most stable emulsion which is not appropriate for desalting process. Against, LPD is the optimal choice for the said application, regarding to the emulsion properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Static Mixer
  • Emulsion Stability
  • Desalting Process
  • Crude oil

مراجع

[1] A. Ghanem, T. Lemenand, D.D. Valle, H. Peerhossaini,"Static mixers: mechanisms, applications, and characterization methods–A review", Chemical Engineering Research and Design, vol. 92, issue 2, pp. 205-228, Feb 2014.
[2] J.P. Valdés, L. Kahouadji, O.K. Matar,"Current advances in liquid–liquid mixing in static mixers: A review", Chemical Engineering Research and Design, vol. 177, pp. 649-731, Jan 2022.
[3] C. Wang, H. Liu, X. Yang, R. Wang. (2021, August). "Research for a Non-Standard Kenics Static Mixer with an Eccentricity Factor", Processes [Online]. vol. 9, issue 8.
[4] W.S. Sutherland, "Improvement in apparatus for preparing gaseous fuel", UK Patent 1874, 1874.
[5] M.J. Bakker, "Dispositif pour préparer du béton ou une atière analogue", French Patent 959, 155.
[6] R.S. Lynn, 1958. "Turbulator", US Patent 2,852, 042, assigned to The Garrett Corporation, 1949.
[7] L.C. de Petrole, "Dispositif pour de le mélange deux ou plusieurs fluides", French Patent 735, 033, 1931.
[8] M. Tepper, Y. Eminoglu, H. Roth, et al., "Rotation-in-a-spinneret integrates static mixers inside hollow fiber membranes", Journal of Membrane Science, vol. 656, pp. 120599-120640, Aug 2022.
[9] F. Theron, N. Le Sauze, "Comparison between three static mixers for emulsification in turbulent flow", International Journal of Multiphase Flow, vol. 37, issue 5, pp. 488-500, Jun 2011.
[10] N. Kiss, G. Brenn, H. Pucher, et al., "Formation of O/W emulsions by static mixers for pharmaceutical applications", Chemical Engineering Science, vol. 66, issue 20, pp. 5084-5094, Nov 2011.
[11] E. Chabanon, N. Sheibat-Othman, O. Mdere, et al., "Drop size distribution monitoring of oil-in-water emulsions in SMX+ static mixers: Effect of operating and geometrical conditions", International Journal of Multiphase Flow, vol. 92, pp. 61-69, Jun 2017.
[12] L. Muruganandam, D. Kunal, G.O. Melwyn, "Studies on droplet size distribution of oil-in-water emulsion in smx static mixer", Journal of Applied Fluid Mechanics, vol. 11, issue 1, pp. 107-114, Jan 2018.
[13] F. Theron, N. Le Sauze, A. Ricard, "Turbulent liquid−liquid dispersion in Sulzer SMX mixer", Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 49, issue 2, pp. 623-632, Jan 2010.
[14] مهدی محمدی، رحمت ا... گلپاشا، سعید سلطانعلی، "بررسی نحوه­ی عملکرد انواع نمک­زدای الکتروستاتیک نفت­خام"، نشریه فرآیند نو، شماره 39، صفحات 33-23، پاییز 1391.
[15] مهدی محمدی، "آخرین فناوری­های نمک­زدای الکتروستاتیک نفت­خام و مسیر توسعه فناوری در پژوهشگاه صنعت نفت"، ماهنامه اکتشاف و تولید نفت و گاز، شماره 135، صفحات 102-93، شهریور 1395.
[16] K.E. Arnold, L.W. Lake, Petroleum Engineering Handbook Vol.3: Facilities and Construction Engineering, USA: Society of Petroleum Engineers (SPE), 2006.
[17] M. Mohammadi, S. Shahhosseini, M. Bayat, "Direct numerical simulation of water droplet coalescence in the oil", International Journal of Heat and Fluid Flow, vol. 36, pp. 58-71, Aug 2012.
[18] M. Mohammadi, S. Shahhosseini, M. Bayat, "Numerical Prediction of the Electrical Waveform Effect on Electrocoalescence Kinetic", Chemical Engineering Research and Design, vol. 91, issue 5, pp. 904-918, May 2013.
[19] M. Mohammadi, S. Shahhosseini, M. Bayat, "Numerical study of collision and coalescence of water droplets in an electric field", Chemical Engineering and Technology, vol. 37, issue 1, pp. 27-35, Jan 2014.
[20] M. Mohammadi, S. Shahhosseini, M. Bayat, "Electrocoalescence of binary water droplets falling in oil: Experimental study", Chemical Engineering Research and Design, vol. 92, issue 11, pp. 2694-2704, Nov 2014.
[21] M. Mohammadi, "Numerical and experimental study on electric field driven coalescence of binary falling droplets in oil", Separation and Purification Technology, vol. 176, pp. 262-276, Apr 2017.
[22] M. Mohammadi, "Population Balance Modeling for Integrating Hydrodynamics with Electrostatics in Crude Oil Electrocoalescers", Journal of Petroleum Science and Technology, vol. 9, issue 4, pp. 3-21, Autumn 2019.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار