سرمایش تا دمای °C 10-

۱۵۰

گرمایش

۱۵۰۰

شیر سوزنی
جهت تنظیم دقیق دبی جریان نفت عبوری از یک شیر سوزنی in 1 بعد از مبدل دولوله­ای استفاده شده است.
شکل۳- ۵ دستگاه سرد/گرم کننده GRANT مدل RC 1400G
سامانه استخراج باقیمانده سنگین از نمونه نفت خام
استخراج باقیمانده سنگین نمونه‌های نفت خام، مطابق با سامانه معرفی شده در روشASTM D86-01 انجام می‌شود. در شکل ۳-۶ نمای سامانه استخراج باقیمانده سنگین از نفت خام مشاهده می‌شود، از دماسنج جیوه‌ای با بیشینه‌ی دمایی ۳۰۰ و بالن ته‌گرد با حجم ۵۰۰ میلی‌لیتر استفاده شده است. پسماند نمونه‌های نفت در ظرف شیشه‌ای تیره رنگ نگهداری می‌شود.
شکل۳- ۶ نمای سامانه استخراج باقیمانده سنگین از نفت خام طبق استاندارد (ASTM D86-01)
سامانه استخراج آسفالتن از باقیمانده سنگین نفت خام
سامانه لازم برای جداسازی آسفالتن از باقیمانده سنگین نمونه‌های نفت در روش (ASTM-D6560-00) بیان شده است. مقدار آسفالتن نمونه­های رسوب واکس هم در بخش طراحی آزمایش­ها روی تعدادی از رسوب­ها انجام شد. گرمایش و همزدن در این آزمایش با گرم‌کن برقی آلفا(ALFA) ساخت کشور آلمان انجام می‌شود. در شکل ۳-۷ نمای سامانه استخراج آسفالتن از نمونه سنگین نشان داده شده است.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

شکل۳- ۷ نمای سامانه استخراج آسفالتن از برش سنگین نفتی (ASTM-D6560-00)
دستگاه آنالیز حرارتی تفاضلی (DSC)
در دستگاه آنالیز حرارتی تفاضلی (DSC) تغییرات انرژی مربوط به یک ماده در حین سرمایش یا گرمایش آن، به همراه دمایی که این تغییرات در آن رخ می دهد، اندازه ­گیری می­ شود. تغییرات انرژی ذکر شده، کاربر را قادر می­سازد تا حالت­های گذاری را که در یک ماده رخ می­دهد به صورت کمی اندازه ­گیری کند. با بهره گرفتن از این روش دمایی که این تغییرات رخ می­ دهند نیز قابل تشخیص است. این دستگاه برای اندازه ­گیری آنتالپی ذوب، انجماد، ظرفیت حرارتی و نیز خواص دیگری نظیر دمای شیشه ­ای شدن مواد بکار می­رود (Gabbott, 2008). مهمترین خاصیتی که به وسیله (DSC) اندازه ­گیری می­ شود جریان گرما است. این جریان، که به جریان انرژی معروف است ممکن است به جسم داده شود و یا از جسم خارج شود و می ­تواند تابعی از زمان یا دما باشد. این دستگاه تغییرات آنتالپی در نمونه را با تغییرات دما و زمان در آن ثبت می­نماید. مشخصات فیزیکی نمونه­های نفتی و واکس شامل دمای ابری شدن، آنتالپی ذوب، آنتالپی تبلور، منحنی تشکیل فاز جامد با دما^[۴۵] با نتایج DSC قابل استخراج است. در این دستگاه می­توان نمونه را با سرعت مشخص گرم یا سرد نمود و اثرات این تغییرات را در خواص فیزیکی نمونه مورد بررسی قرار داد. در نمودارهایی که توسط این دستگاه ارائه می شود، حضور پیک نشانه تغییر فاز در سیستم می باشد. شروع و خاتمه پیک نشانه شروع و خاتمه فرایند تغییر فاز در نمونه می باشد و وجود خط در منحنی یک نمونه بیانگر تغییرات ظرفیت گرمایی آن نمونه با تغییرات دماست. مساحت محصور بین منحنی و امتداد خط ظرفیت حرارتی نمونه (خط مبنا)، متناسب با جزئی از نمونه است که تغییر فاز داده است. دمای ظهور بلورها ی واکس نفت نقطه ا ی خواهد بود که در آن منحنی آنتالپی در نمونه، از خط مستقیم فاصله می گیرد و شروع پیک را نشان می دهد (Coto et al., 2009; Coto et al., 2010; Alcazar-Vara, 2011; Han et al., 2010).
در این تحقیق دمای ظهور واکس و آنتالپی تبلور نمونه­های نفتی ۱ و۴ و نمونه­های واکس مربوط به آزمایش­های بخش ماندگی رسوب از نتایج DSC به دست آمده است. دستگاه DSC استفاده شده در این تحقیق ساخت شرکت Mettler Toledo Stars مدل DSC821e نام دارد که از نیتروژن به عنوان گاز خنثی در محفظه آن استقاده شده است. حدود ۲۰ میلی­گرم از نمونه درون دستگاه قرار داده می­ شود و تا دمای °C 80 گرم می­ شود و سپس با سرعت ^oC/min ۱ تا دمای °C ۴۰- سرد می­ شود. تصویری از دستگاه DSC مورد استفاده در شکل ۳-۸ نشان داده شده است. لازم به ذکر است که کالیبراسیون این دستگاه با فلز ایندیوم خالص انجام گرفته است.
شکل۳- ۸ دستگاه DSC مورد استفاده در این تحقیق
روش انجام آزمایش­ها
آماده ­سازی خوراک
ابتدا نمونه نفت­های استفاده شده را در ظرف­های در بسته تا دمای °C 65 گرم نموده تا ترکیبات پارافینی آن حل شود. سپس به منظور زدودن ذرات جامدنظیر شن و ماسه از نمونه­ها فیلتراسیون توسط توری با مش شماره ۵۰ (mm 297/0) انجام شد. بعد از اضافه نمودن رافینیت به نمونه­ها، به منظور آزمون مایع بودن (تک فاز بودن) نمونه­ها در دمای آزمایش سانتریفیوژ با دور ۹۰۰۰ دور بر دقیقه توسط دستگاه سانتریفیوژ مدل انجام شد. به منظور از بین بردن تاریخچه حرارتی و برشی در نفت خام، قبل از هر آزمایش عملیات حرارتی صورت می­گرفت. به این ترتیب که ابتدا نفت خام تا دمای °C 60 گرم شده و پس از اینکه به مدت یک ساعت در این دما نگه داشته می­شد، دمای آن تا دمای آزمایش کاهش می­یافت.
استخراج باقیمانده سنگین^[۴۶] از نمونه نفت
مطابق استاندارد (ASTM D86-01,2001) باقیمانده سنگین از نفت خام جدا می­ شود. در ابتدا cm³300 از نفت درون بالن دستگاه باقیمانده سنگین ریخته شده، با دادن حرارت در فشار اتمسفریک تقطیر حاصل می‌شود. زمانی که دمای بخارات حاصل از تقطیر به۲۶۰ رسید گرمایش را متوقف کرده و نمونه سرد می‌­شود. محتویات باقی مانده، برش سنگین یا پسماند نفت خام اولیه می‌باشد. محتویات را در ظرف شیشه‌ای تیره رنگ ریخته و دور از نور نگهداری می­ شود.
۳-۴-۳ استخراج آسفالتن از باقیمانده سنگین نفت
استخراج آسفالتن (آسفالتن غیر قابل حل در نرمال هپتان) از باقیمانده سنگین نفت مطابق با استاندارد(ASTM-D6560-00) صورت می‌گیرد. حدود ۱۰ گرم از باقیمانده سنگین را درون بالن ته صاف می‌ریزیم. به ازای هر گرم پسماند، ۳۰ میلی لیتر نرمال هپتان به آن اضافه می‌کنیم. سپس مخلوط درون ظرف را به مدت ۵±۶۰ دقیقه تحت رفلاکس جوشانده می­ شود. ظرف را جدا کرده و سرد می‌­شود. به مدت ۹۰ تا ۱۵۰ دقیقه در محفظه تاریک قرار داده می­ شود. جدول ۳-۶ مقادیر لازم برای نمونه برداری از برش سنگین و نرمال هپتان اضافه شده را نشان می‌دهد.
بالن حاوی مخلوط را به آرامی برداشته و بدون آنکه تکان بخورد با بهره گرفتن از کاغذ صافی، صاف می­ شود. جامداتی که به دیواره چسبیده را به منظور دقت در نتایج با هپتان داغ شستشو می‌دهیم و از کاغذ صافی عبور داده می­ شود. در مرحله بعد کاغذ صافی را از قیف جدا کرده و درون قطعه استخراج کننده رفلاکس^[۴۷] که متصل به بالن ته­گردی به حجم ۵۰۰ میلی­لیتر، قرار داده می­ شود. گرمایش مخلوط در سامانه تقطیر برگشتی به مدت ۶۰ دقیقه تا زمانی که قطرات کاملاً شفاف ازقطعه استخراج کننده بازگشتی به درون ظرف حاوی هپتان بریزد، ادامه می‌یابد. در طول این مدت بخارات هپتان از درون کاغذ صافی عبور کرده و مواد حل شدنی در هپتان را، خالی می­ کند. در ظرف جمع‌ آوری قطرات نرمال هپتان و آنچه که در خود حل کرده است، با نرخ تقطیرحدود (۲ تا ۴ قطره در ثانیه)، ریخته می‌شود. باید توجه شود که نرخ‌های بالاتر باعث تجمع بیش از حد هپتان بر سطح کاغذ صافی شده و ممکن است مقداری از جامدات باقیمانده بر سطح کاغذ صافی به درون بالن هپتان ریخته شود.
تقطیر رفلاکس با تولوئن تا زمانی که تمامی محتویات آسفالتن روی کاغذ صافی در تولوئن، ادامه می‌یابد. محتویات ظرف گیرنده شامل محلول تولوئن در آسفالتن می‌باشد، که در یک تبخیر‌کننده زیر هود خشکانده می‌شود. تبخیرکننده شامل حمام آب جوش و شیشه ساعتی است که نمونه به آرامی در آن ریخته می‌شود. سپس شیشه ساعتی و محتویات آن درون یک کوره به مدت ۳۰ تا ۵۰ دقیقه تحت دمای °C 100 تا °C 110 خشک می‌شود. در نهایت آسفالتن خشک شده از روی شیشه ساعتی تراشیده شده و آماده برای استفاده در آزمایش می‌باشد. جهت تعیین مقدار آسفالتن نمونه‌های نفت بر حسب درصدجرمی از رابطه ۳-۴ استفاده می‌شود.

(۳- ۴)

در این رابطه M جرم آسفالتن بدست آمده بر حسب گرم، R جرم برش سنگین بدست آمده از نمونه نفت بر حسب گرم، G جرم بخش استفاده شده از برش سنگین در آزمایش استخراج آسفالتن و D جرم مقدار برش سنگین نفت اولیه می‌باشد. با داشتن چگالی نفت خام‌های استفاده شده و مقادیر حجمی برداشته شده به مقادیر جرمی تبدیل می‌شود.
به همین روش مقدار آسفالتن تعدادی از نمونه­های رسوب تشکیل شده در خط لوله در بخش طراحی آزمایش­ها نیز اندازه ­گیری شده است. درصد وزنی آسفالتن نمونه واکس از رابطه ۳-۵ داده شده در زیر بدست می ­آید:

(۳- ۵)