پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: خطوط لوله انتقال نفت و گاز جزء شریان‌های حیاتی انتقال انرژی به شمار می‌روند که در معرض تهدیدات متعددی قرار دارند. پدیده‌های طبیعی نظیر زمین‌لرزه و سیلاب و نیز خطاهای انسانی مانند حفاری‌های ناایمن و مشکلات عملیاتی، از مهم‌ترین عوامل بروز نشتی و اختلال در عملکرد این خطوط انتقال هستند. از یک رشته خط لوله ۱۶ اینچ به طول 33 کیلومتر برای انتقال 75 هزار بشکه در روز نفت خام از مرکز جمع‌آوری میدان منصوری به ایستگاه پمپاژ بوستر اهواز استفاده می‌شود. در این مطالعه افت فشار خط لوله و میزان سیال رهاشده در محیط‌زیست در اثر رخداد نشتی با ابعاد مختلف از طریق شبیه‌سازی حالت گذار سیال محاسبه شده است.
روش تحقیق: شبیه‌سازی حالت گذار جریان چندفازی به کمک شبیه‌ساز OLGA انجام می‌شود. برای ساخت مدل اولیه، از داده‌های عملیاتی و تجربی تولید استفاده شده است به‌نحوی‌که در مدل هیدرولیکی اولیه ساخته‌شده برای خط لوله، با اصلاح عامل‌هایی نظیر زبری سطح داخلی لوله، گرانروی سیال و نسبت گاز به نفت (GOR)، مدل ساخته‌شده اعتبارسنجی شده تا کمترین انحراف را از شرایط عملیاتی داشته باشد. سپس از این مدل اعتبار سنجی شده برای پیش‌بینی میزان افت فشار و دبی نشت سیال بهره گرفته شده است. از نتایج مدل‌سازی انجام‌شده در این مطالعه می‌توان در طراحی سامانه‌های تشخیص و هشداردهنده نشت از قبیل مدل‌های حالت گذار مبتنی بر واقعیت (Real-Time Transient Models: RTTM)، استفاده کرد.
نتایج اصلی: بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه، در صورت رخداد نشتی با قطرهای 1 سانتیمتر، 10 سانتیمتر و شکستگی کامل خط، نرخ افت فشار ابتدای خط 0.0001 bar/sec، 0.06-0.28 bar/sec و 0.25-5 bar/sec خواهد بود که این مقادیر در مدلهای RTTM نقش اساسی در زمان بسته شدن خودکار خط را خواهند داشت.

چکیده موضوع تحقیق: بحران رو‌به‌رشد جهانی آب، نیاز به توسعه و پیشرفت فناوری‌های نمک‌زدایی آب را تشدید کرده است. در این راستا، روش‌های حرارتی نمک‌زدایی مانند تبخیر ناگهانی چندمرحله‌ای (MSF) و تقطیر چندمرحله‌ای (MED)، در مناطقی که منابع آب شور در مجاورت واحدهای پتروشیمی و پالایشگاهی قرار دارند، گزینه‌های مناسبی محسوب می‌شوند. علت این امر، قابلیت این روش‌ها در بهره‌گیری از منابع انرژی حرارتی کم‌کیفیت، نظیر گازهای دودکش حاصل از فرایندهای صنعتی است.
روش تحقیق: این مطالعه به بررسی و مقایسه عملکرد فناوری‌های MSF و MED در سناریوی بازیافت حرارت از گازهای دودکش می‌پردازد. بدین منظور، یک چارچوب مدل‌سازی ریاضی جامع برای هر دو سیستم توسعه داده شده است که شامل معادلات موازنه جرم و انرژی، سازوکارهای انتقال حرارت و شاخص‌های ارزیابی اقتصادی می‌باشد. به‌منظور اطمینان از قابلیت اعتماد و دقت نتایج، مدل‌ها از طریق مقایسه با داده‌های تجربی به‌دست‌آمده از واحدهای صنعتی مختلف اعتبارسنجی شده‌اند.
نتایج اصلی: نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که فناوری MSF در نرخ بازیافت ۵۰ درصد و با استفاده از گازهای دودکش به‌عنوان منبع حرارتی، دارای هزینه تولید آب در حدود 0.8 دلار به ازای هر مترمکعب است، در حالی‌که فناوری MED تحت شرایط مشابه، هزینه کمتری معادل 0.4 دلار به ازای هر مترمکعب را محقق می‌سازد. همچنین، مصرف ویژه انرژی برای MSF حدود 9/15 کیلووات‌ساعت بر مترمکعب و برای MED حدود 11.3 کیلووات‌ساعت بر مترمکعب محاسبه شده است. انتشار گازهای گلخانه‌ای در سیستم MED در همان سطح بازیافت، حدود 41 درصد کمتر از MSF برآورد می‌شود. از منظر زیست‌محیطی، شدت آلایندگی آب تغلیظ‌شده تولیدی در هر دو فناوری عملاً یکسان است. در مجموع، در چارچوب یکپارچه‌سازی بازیافت حرارت گازهای دودکش، فناوری MED به‌دلیل مصرف انرژی کمتر، هزینه بهره‌برداری پایین‌تر، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و اثرات زیست‌محیطی محدودتر، عملکرد برتری نسبت به MSF از خود نشان می‌دهد. این مطالعه یک چارچوب عددی جامع و اعتبارسنجی‌شده ارائه می‌دهد که می‌تواند مبنایی قابل اتکا برای بهینه‌سازی مبتنی بر شبیه‌سازی سیستم‌های نمک‌زدایی حرارتی با هدف تولید پایدار آب باشد.

چکیده موضوع تحقیق: ازدیاد برداشت نفت (EOR) یکی از روش‌های کلیدی برای افزایش بازیابی نفت از مخازن است که از فنون شیمیایی، فیزیکی یا حرارتی بهره می‌برد. در میان روش‌های شیمیایی، مایعات یونی (ILs) به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردشان، از جمله پایداری در شرایط سخت محیطی مانند دما و شوری بالا و قابلیت تنظیم‌پذیری برای شرایط خاص مخزن، به‌عنوان جایگزین‌های بالقوه برای مواد سنتی مانند سطح‌فعال‌ها و پلیمرها مورد توجه قرار گرفته‌اند.
روش تحقیق: مایعات یونی می‌توانند به‌عنوان جایگزین‌های سطح‌فعال‌ها در فرایندهای ازدیاد برداشت نفت عمل کنند، اما نیاز به سنتز و توسعه مناسب دارند. پایداری زیست‌محیطی بالاتر و کاهش مصرف آب از مزایای این مواد نسبت به روش‌های سنتی است. با وجود این، تحقیقات نشان می‌دهد که تأثیر آن‌ها بر عملکرد ازدیاد برداشت نفت نسبتاً محدود است و نیاز به بهینه‌سازی و آزمایش‌های آزمایشگاهی و شبیه‌سازی بیشتری دارد. در این مقاله، با مرور جامع مطالعات پیشین صورت‌گرفته، تحقیقات سال‌های اخیر در مورد کاربرد مایعات یونی در عملیات ازدیاد برداشت نفت، با تمرکز بر ویژگی‌ها، سازوکار‌ها، نتایج تجربی، چالش‌ها و چشم‌اندازهای آینده بررسی شده است.
نتایج اصلی: بررسی نتایج مطالعات اخیر نشان می‌دهد که مایعات یونی می‌توانند کشش بین سطحی آب/نفت را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داده و ترشوندگی سنگ مخزن را تغییر دهند که هر دو عامل کلیدی در بهبود جابه‌جایی نفت هستند. به‌عنوان مثال، مایع یونی 1-دسیل-3-متیل‌ایمیدازولیوم تریفلات توانایی کاهش چشمگیر کشش بین‌سطحی را نشان داده است. آزمایش‌ها حاکی از آن است که این مواد می‌توانند تا حدود 30 درصد از نفت اولیه موجود را بیشتر بازیابی کنند. همچنین بسیاری از مایعات یونی میل ترکیبی قوی با آسفالتین دارند و می‌توانند به‌عنوان حلال و عامل پخش‌کننده عمل ‌کنند. این ویژگی به جلوگیری از رسوب آسفالتین و رسوب در چاه و اطراف ناحیه تولیدی آن کمک می‌کند که می‌تواند جریان و تولید نفت را به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشد. مایعات یونی می‌توانند گرانروی نفت خام را کاهش دهند و جریان آن را در مخزن آسان‌تر کرده و گرادیان فشار را کاهش دهند. با این حال، بیشتر مطالعات روی مخازن سنگ‌های شنی انجام شده و تحقیقات در مخازن کربناته محدود است، که نیاز به بررسی‌های بیشتر را برجسته می‌کند.