بررسی پدیده های تاثیرگذار بر رسوب ذرات آسفالتین با استفاده از دیدگاه اویلر-لاگرانژ در پیش گرم کن های نفت خام

یکی از مشکلات جدی موجود در صنعت نفت و پتروشیمی، رسوب گذاری نفت خام در لوله های پیش گرمکن واحد تقطیر است. رسوب گذاری باعث افزایش مقاومت حرارتی و افزایش افت فشار در لوله های پیش گرمکن شده که منجر به افزایش مصرف انرژی و کاهش راندمان کلی سیستم می شود. عامل اصلی رسوب در لوله های پیش گرمکن ماده ای به نام آسفالتین است که ترکیب مولکولی مشخصی ندارد. به طور کلی رسوب گذاری شامل دو مرحله ی انتقال ذرات نامحلول به نزدیکی سطح و اتصال ذرات به سطح است. مشکل عمده ی موجود در روند شبیه سازی هایی که تاکنون در این زمینه انجام شده است، عدم توجه کافی به پدیده های موجود در نزدیکی سطح و عدم موفقیت در مدل سازی درست مرحله ی اتصال است. در این پژوهش با تمرکز بر جریان نزدیک مرز، موسوم به لایه ی مرزی، سعی شده تا پدیده هایی که در نزدیک سطح بر روند رسوب ذرات اثرگذار است بررسی شود. جهت رسیدن به این هدف مسیر حرکت ذرات با استفاده از دیدگاه اویلر-لاگرانژ دنبال شده و مرحله ی اتصال با استفاده از مفهوم سرعت بحرانی نشست مدل شده است. حل گر عددی با استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی موجود برای ذرات معلق در هوا اعتبارسنجی شده و نتایج حاصل با نتایجی که از مشاهده به وسیله ی میکروسکوپ الکترونی به دست آمده، مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که نیروی غالب وارد بر ذرات در لایه ی مرزی که موجب نشست می شود، نیروی بروانی است. سرعت نشست برای قطرهای مختلف محاسبه شده و نشان داده شد که با کاهش قطر ذرات، سرعت نشست افزایش می یابد.