فهرست مطالب

Journal of Oil, Gas and Petrochemical Technology
سال چهارم شماره 1 (Summer and Autumn 2017)

  • تاریخ انتشار: 1396/10/09
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهشید ناطق، محمدرضا مالیری*، حجت مهدی یار صفحات 1-17

    تشکیل رسوب نفت خام روی سطوح تجهیزات از جمله مشکلاتی است که همواره در صنعت نفت منجر به هزینه های هنگفت عملیاتی، اقتصادی، زیست محیطی و ایمنی میشود. در پالایشگاه های ایران با یک تخمین سرانگشتی، حداقل سرمایه ای معادل قیمت 4 میلیون بشکه نفت خام در سال برای مقابله با تاثیرات تشکیل رسوب نفت خام در مبدلهای حرارتی هزینه میشود که با احتساب قیمت هر بشکه نفت خام 55 دلار خسارتی حدود 255 میلیون دلار در سال به همراه دارد. همچنین سوزاندن سوخت اضافی مقدار زیادی کربندیاکسید تولید میکند که سهم بالایی از آلودگی هوا داشته و هزینه ی اقتصادی زیادی را به بار خواهد داشت. از این رو، بکارگیری روش های پیشگیری از تشکیل رسوب از جمله تغییر شرایط عملیاتی و مواد افزودنی و بهبود سطح مورد توجه قرار گرفته است. بهبود سطح به صورت تغییر هندسه و بافت سطح یا تغییر انرژی آن میتواند به پیشگیری از تشکیل رسوب کمک کند

    کلیدواژگان: بهبود سطح، هزینه های تشکیل رسوب، مبدل حرارتی پیشگرمکن، پاالیشگاه های نفت، رسوب نفت خام
  • رضا خوشبین، رامین کریم زاده*، * صفحات 18-39

    آنالیز ترمودینامیکی کراکینگ هگزان به کمک روش حداقل سازی انرژی آزاد گیبس و آنالیز واکنشهای کلی به کمک قانون دوم ترمودینامیک صورت گرفته است. محصوالت جانبی به سه دسته متان، آلکینها و آروماتیک ها تقسیم بندی شده و مسیر محتمل برای تولید آنها بررسی شده است. اثر شرایط عملیاتی از قبیل دما و نسبت بخار به هگزان روی عملکرد کراکینگ مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که میزان تبدیل هگزان با افزایش دما و محتوای بخارآب، افزایش مییابد. با افزایش دما، بازده تعادلی اولفین ابتدا افزایش یافته و در ادامه کاهش مییابد. در حضور متان، حداکثر مقدار بازده اولفین، افت نموده و به سمت دماهای پایین جابجا میشود. زمانیکه آروماتیک ها در لیست محصوالت در نظر گرفته شد، بازده تولید اولفینها ناچیز شد. تعادالت ترمودینامیکی پیش بینی میکند که با افزودن بخار آب به خوراک، به دلیل جلوگیری از واکنشهای تشکیل آروماتیک ها، میزان تولید کک کاهش مییابد.

    کلیدواژگان: آنالیز ترمودینامیکی، کراکینگ، اولفین های سبک
  • عبدالرحیم طاهری*، رضا سیاه تیری صفحات 40-54

    در سال های اخیر، تولید نفت و گاز به سمت آب های عمیق با عمق بیش از 155 متر توسعه یافته است. در حال حاضر این توسعه در نقاط مختلف آب های عمیق دنیا محقق شده است بطور مثال، دریای خزر، خلیج مکزیک و غیره. حرکت نوسانی شناور سبب ایجاد تنش های شدید در نقطه تماس رایز با بستر دریا میشود. هدف اصلی از این مطالعه، شبیه سازی رفتار دقیق رایزر در محل تماس با بستر دریا با در نظر گرفتن مدل خطی اندرکنش خاک و بستر دریا میباشد. این مقاله به بررسی اندرکنش رایزر و خاک بستر در حین نوسان جانبی خط لوله رایزر و در نتیجه اثر تغییر شکل های خاک بستر در ناحیه تماس، براساس حرکت نوسانی در جهت قایم میپردازد. بعالوه، تاثیر انواع خاک بر پاسخ خط لوله رایزر در نقطه تماس با بستر دریا، بر اساس اندرکنش قایم و اندرکنش جانبی آنالیز شده است. جهت شبیه سازی دقیق رفتار رایزر، از یک مدل اجزای محدودی غیر خطی در حوزه زمان استفاده شده است.

    کلیدواژگان: رایزر کتنری فوالدی، ناحیه تماس با بستر، نوع خاک بستر دریا، اندرکنش رایزر و خاک بستر دریا، مدل خطی خاک بستر
  • محمدحسن خوش گفتار منش*، علی نوری شمیرانی صفحات 55-68

    به علت اهمیت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه بخار پالایشگاه، در این تحقیق به تحلیل و بهینه سازی شبکه بخار پالایشگاه تهران پرداخته شده است. در این مقاله با استفاده از مفاهیمی مانند قانون اول و دوم ترمودینامیک، مباحث ترمواکونومیکی، محیط زیستی و اقتصادی، سه سناریو پیرامون شبکه بخار پالایشگاه تهران بررسی شده است. سناریو اول، نمونه اصلی میباشد که راندمان بویلرها 67 %میباشد. سناریو 2 مشابه با حالت اول است با این تفاوت که راندمان بویلرها 66 %میباشد. سناریو سوم مشابه با سناریو اول است، با این تفاوت که یک بویلر حذف میشود و جای آن دو توربین گازی و یک مولد بازیاب حرارتی جایگزین میشود و راندمان بویلر 66 %است. در نهایت میزان هزینه سالیانه در سناریو 2 به میزان 23 % و در سناریو 3 به میزان 22 % نسبت به سناریو اولمبنا کاهش یافته است. برای انجام مدل سازی ترمودینامیکی تجهیزاتی مانند توربینبخار، توربینگاز و بازیابهای حرارتی از نرم افزار استار استفاده شدهاست. در ادامه ارزیابی ترمواکونومیکی و محیط زیستی برای هر یک از سناریوها انجام شده و با یکدیگر مقایسه شده اند.

    کلیدواژگان: شبکه بخار، بهینه سازی، آنالیز اگزرژی، ترمواکونومیک، محیط زیست
  • یاسین حاجب، امیرعباس ایزدپناه*، شهریار عصفوری صفحات 69-84

    در این کار از یک معادله حالت برای مدل سازی ترمودینامیکی محلول های الکترولیتی آبی استفاده شده است. معادله حالت استفاده شده ترکیبی از معادله حالت SAFT ساده شده  شبیه معادله حالت -PC SAFT ساده شده برای در نظر گرفتن نیروهای برد کوتاه و تقریب کروی متوسط برای در نظر گرفتن نیروهای برد بلند می باشد. در این مدل، روش بر مبنای نمک یا مدل محدود شده برای به دست اوردن چهار پارامتر موجود در مدل به کار برده شده است. پارامترهای مربوط به هر نمک با استفاده از برازش داده های آزمایشگاهی ضریب فعالیت متوسط یونی و دانسیته محلول الکترولیت قوی به دست آمده است. چهار الکترولیت قوی، سه تا الکترولیت قوی 1:1 و یکی 1:1 بکار برده شده است. با استفاده از پارامترهای نمک بهینه شده، ضریب اسمزی حالل، با در خطای متوسط نسبی 71/0 درصد پیش بینی شده است. نتایج نشان داد که معادله حالت SAFT ساده شده و ترکیب شده با تقریب متوسط کروی متوسط خطای نسبی 1 % و کمتر برای به دست آوردن ضریب فعالیت متوسط یونی و دانسیته محلولهای الکترولیت قوی دارد.

    کلیدواژگان: معادلعه حالت SAFT ساده شده، تقریب کروی متوسط، الکترولیت، ضریب فعالیت متوسط یونی، ضریب اسمزی
|
  • Mahshid Nategh, MohamamdReza Malayeri *, Hojjat Mahdiyar Pages 1-17

    Crude oil fouling of the equipment surfaces is a troublesome issue which leads to operating difficulties, economic penalties, increased environmental impacts, and health and safety hazards in petroleum industry. With a rough estimation, a minimum cost of equal to 4 million barrels of oil/year is required to be invested to offset the costs of crude oil fouling in Pre-heat Trains of Iranian oil refineries. Considering the price of each oil barrel equal to 50$, crude oil fouling cost is predicted to be 200 million$/year. Additionally, burning extra fuel leads to emission of a great portion of CO2, which is associated with a highly negative environmental and economic impacts. Therefore, crude oil fouling mitigation methods such as controlling the operating conditions, utilizing additives, and surface modification techniques have received a great deal of attention. Surface modification in terms of modification of its geometry and texture and/or surface energy can help mitigate fouling to a large extent.

    Keywords: Crude oil fouling, Oil refineries, Pre-heat trains, Fouling costs, Surface modification
  • Reza Khoshbin, Ramin Karimzadeh * Pages 18-39

    Thermodynamic analysis of the cracking of hexane has been conducted by the Gibbs free energy minimization method and second law analysis of overall reactions. By-products have been divided into three groups of methane, alkynes and aromatics and their possible production paths have been discussed. Effect of operating conditions such as temperature and steam-to-hexane ratio on the cracking performance has been investigated. The principal set of compounds considered in the modelling is hydrogen, water, ethane, ethylene, acetylene, propane, propylene, methyl acetylene, butane, butylene and hexane. Hexane conversion increased with increase of temperature and steam content. As temperature increases, the equilibrium olefin yield shows a volcano-shaped trend. In presence of methane, the maximum olefin yield declined and shifted to lower temperatures. When aromatics were considered in the product list, the light olefins yield is negligible. Equilibrium predicts that adding steam to the feed stream led to decrease of coke deposition through suppressing of aromatization reaction.

    Keywords: Thermodynamic analysis, Cracking, Light olefins
  • Abdolrahim Taheri *, Reza Siahtiri Pages 40-54

    In recent years, the production of oil and gas has been developed in deep water depths which exceed 500m. Deep water developments are being followed strongly in different parts of the world (Caspian Sea, Gulf of Mexico, etc.). The movement of floater causes severe stress at the touchdown point (TDP) in steel catenary risers (SCR). The main objective of this study was to simulate the exact behavior of the riser in the vicinity of the touchdown zone (TDZ) by implementing linear SCR-seabed interaction model. Hence, present study attempted to investigate the riser-seabed interaction during lateral cyclic pipe movements and also the influence of seabed evolution around the TDZ based on the vertical cyclic movements. Moreover, The significance of the soil types in the response of riser pipeline at TDP was analyzed based on the vertical and lateral interaction. The fully non-linear time domain finite element model was utilized to simulate the riser behavior.

    Keywords: Steel catenary riser, Touchdown point, Seabed soil type, Riser-seabed interaction, Linear seabed model
  • MohammadHasan Khoshgoftar Manesh *, Ali Noori Shemirani Pages 55-68

    Due to the importance of energy consumption in a steam network of oil refinery as a significant unit, present study is concerned with the optimization of an oil refinery steam network. Here, the attempt was made to use concepts such as first and second thermodynamic laws, thermo-economic, environmental and economic discussions to investigate three different scenarios about Tehran refinery steam network. The first scenario was a base case in which boiler efficiency was 67%. The second scenario was the same as the first scenario, except that boilers efficiency was 86%. The third scenario was also similar to the base one. However, the difference was that one of the boilers was eliminated from the site. Instead, two gas turbines with heat recovery steam generator were introduced and the boiler efficiency was 86%. The obtained results showed that the annual cost of second and third scenarios fell to the rate of 22% and 42% respectively compared to the first scenario. To carry out thermodynamic modeling of some equipment such as steam turbines, gas turbines, and thermal recovers, Star software was utilized. In this paper, there has been an attempt to use concepts such as first and second thermodynamic laws, economic, exergoeconomic, environmental discussions in order to investigatethree different scenarios around Tehran refinery steam network. Finally, the annual cost of second and third scenarios has fallen down to the rate of 22% and 42% respectively compared to the first scenario. In order to carry out thermodynamic modelling of some equipment such as steam turbines, gas turbines and thermal recovers, Star software was utilized.

    Keywords: Steam Network, optimization, Exergy analysis, Thermoeconomics, Environmental
  • Yasin Hajeb, AmirAbbas Izadpanah *, Shahriyar Osfouri Pages 69-84

    In this work, an equation of state has been utilized for thermodynamic modeling of aqueous electrolyte solutions. The proposed equation of state is a combination of simplified statistical associating fluid theory (SAFT) equation of state (similar to simplified PC-SAFT) to describe the effect of short-range interactions and mean spherical approximation (MSA) term to describe the effect of long-range interactions. In this model, the salt- based approach or restricted primitive model has been used to adjust the four parameters of the model. The salt (ion) parameters have been estimated through simultaneous fitting to experimental mean ionic activity coefficient and liquid density data of strong electrolytes. Four strong electrolytes, three 1:1 and one 1:2 electrolytes have been used. Using adjusted ion parameters, osmotic coefficient of solvent has been predicted with 0.79% average relative deviation (ARD%). Results show that simplified SAFT, in combination with the MSA term has ARD% about 1% and less for correlating of density and mean ionic activity coefficient of electrolyte solutions.

    Keywords: Simplified SAFT EOS, Mean spherical approximation, Electrolyte, Mean ionic activity coefficient, Osmotic coefficient
  • Shima Soleimani *, Abdolnabi Hashemi, Riyaz Kharrat Pages 85-98

    Well test analysis of multi-layer reservoir comprises several parts. The first part concerns the estimation of parameters values and next considers finding an appropriate method to determine the unknown reservoir parameters. If the initial estimations are less accurate and weak, the final assessment may lead to incorrect results, which are totally different from the reality. Utilizing Automated Type-Curve Matching method by means of computers is effective and successful. In addition, it has priority over the ordinary analysis methods, and numerical calculations are performed with higher speed thereby causing fewer errors. In this study, first, a numerical simulation of reservoir was conducted by means of Eclipse 100 software and then its production and pressure results were introduced to Ecrin software of well test analysis. Different states were investigated in the analyzer to obtain the minimum error, and suggestions, including effect of regression point selection, initial guess, and effect of using each layer production were made to minimize the error. The final analysis results were compared with numerical simulation data to determine the performance of Ecrin software, and then a real well test was investigated in the gas field of South Pars by using this method. Furthermore, parameters of each layer were obtained so that applying the mentioned method caused the analyzer error to decrease to a favorable desired value.

    Keywords: numerical simulation, Automated Type-curve Matching, Minimizing the Analyzer Error, Multilayer Gas Reservoirs