فهرست مطالب

پژوهش نفت - پیاپی 64 (زمستان 1389)

مجله پژوهش نفت
پیاپی 64 (زمستان 1389)

  • تاریخ انتشار: 1389/12/28
  • تعداد عناوین: 8
|
  • هادی بورتالاری، سید حسن هاشم آبادی، فروغ مرزپور صفحه 3
    در کار حاضر به کمک شبیه سازی دینامیک مولکولی غیرتعادلی، رفتار رئولوژیکی هیدروکربن های خطی در شرایط نانو بررسی شده است. سیستم شبیه سازی به صورت جریانی متشکل از مولکول های هیدروکربن مورد نظر، محدود شده میان دو دیواره مولکولی موازی است. با ایجاد جریان برشی در سیستم از طریق حرکت صفحه بالایی با سرعت ثابت و بررسی تغییرات گرانروی با نرخ برش، می توان رفتار رئولوژیکی هیدروکربن ها را بررسی کرد. گرانروی هیدروکربن ها با انتگرال گیری از معادلات حرکت نیوتن و سپس محاسبه تنسور تنش و نهایتا تقسیم تنسور تنش بر نرخ برش اعمال شده، به دست می آید. برنامه محاسباتی نوشته شده برای انجام شبیه سازی دینامیک مولکولی در دو مرحله، ابتدا برای چهار هیدروکربن کوچک (متان، اتان، پروپان و نرمال-بوتان) و سپس برای یک هیدروکربن بزرگ (100 H 202C) اعتبارسنجی شده و پس از انطباق نتایج با داده های تجربی و شبیه سازی های مشابه، نتایج شبیه سازی برای چندین هیدروکربن دیگر ارائه شده اند. با توجه به نتایج به دست آمده، مشخص شد با افزایش طول زنجیره هیدروکربنی، گرانروی سیال افزایش می یابد. به علاوه نتایج شبیه سازی ها؛ نوعی رفتار غیرنیوتنی شبه پلاستیکی مبتنی بر قانون توانی را در هیدروکربن ها نشان می دهد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیک مولکولی، هیدروکربن های خطی، رئولوژی، گرانروی
  • آبتین عبادی عموقین، حمیدرضا سنایی پور، عبدالرضا مقدسی، علی کارگری، داود قنبری، زهرا شیخی مهرآبادی، مجتبی قائمی صفحه 12
    میزان گاز گلخانه ای دی اکسیدکربن در اتمسفر زمین رو به افزایش می باشد. جداسازی این گاز از منابع اصلی تولید کننده آن نظیر نیروگاه ها، صنایع فولاد و سایر صنایع شیمیایی به دلیل افزایش اثرات مخرب گازهای گلخانه ای مورد توجه فراوانی قرار گرفته است. در این راستا، با توجه به مزایای غشاهای پلیمری برای جداسازی گازها به روش آلیاژسازی، غشاهای آلیاژی از اکریلونیتریل-بوتادین-استایرن (ABS) و پلی اتیلن گلایکول (PEG) تهیه شده است. سپس اثر افزودن ترکیب درصدهای مختلف پلی اتیلن گلایکول افزوده شده به ABS بر تراوایی و گزینش پذیری گازهای دی اکسیدکربن و نیتروژن، بررسی گردید. همچنین، اثر فشار بر تراوایی دی اکسیدکربن مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهد که تراوایی دی اکسیدکربن در غشای آلیاژی ساخته شده از ABS و 10 درصد وزنی 20000PEG، دارای مطلوب ترین خواص جداسازی بوده و میزان تراوایی دی اکسیدکرین و گزینش پذیری دی اکسیدکربن/نیتروژن آن در مقایسه با غشای ABS افزایش مطلوبی یافته است.
    کلیدواژگان: جداسازی، دی اکسیدکربن، نیتروژن، تراوایی، غشای آلیاژی
  • جعفر صادق زاده اهری، محمد تقی صادقی، سعید زرین پاشنه، رضا احمدی صفحه 27
    کاتالیست Na2WO4-Mn/SiO2 جهت انجام واکنش جفت شدن اکسایشی متان با سه روش هم رسوبی، تلقیح تر و تلقیح خشک تهیه گردید. کاتالیست های تهیه شده در شرایط همسان عملیاتی و در یک میکرو راکتور بستر ثابت مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج حکایت از آن داشت که کاتالیست های تهیه شده به روش تلقیح تر و خشک دارای بازده مشابهی بوده و در عین حال بازده بیشتری نسبت به کاتالیست تهیه شده به روش هم رسوبی ازخود نشان دادند. همچنین نتایج تست پایداری کاتالیست های تهیه شده به روش های تلقیح مشخص کرد که کاتالیست تهیه شده با این روش ها دارای پایداری مناسبی می باشند.
    ویژگی های کاتالیست های تهیه شده با به کارگیری تکنیک های XRD، SEM وBET مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد که حضور فاز Na2WO4 در افزایش بازده کاتالیست های تهیه شده به روش تلقیح موثر می باشد.
    کلیدواژگان: کاتالیست Na2WO4، Mn، SiO2، روش هم رسوبی، روش های تلقیح، زوج شدن اکسایشی متان
  • مینا ادیبی، داریوش فرخانی، علی مهدی زاده، مینا فراحی شاندیز صفحه 38
    جامدکننده ها به عنوان یک عامل مقابله با لکه های نفتی بدون اثرات سمی بر محیط زیست به شمار می روند. به منظور بررسی عملکرد دو کوپلیمر سه جزئی استایرن- بوتادین- استایرن و استایرن- اتیلن- بوتیل استایرن بر روی نفت خام صادراتی ایران، پنج نمونه نفت خام با APIهای متفاوت (36-19) انتخاب شدند. در این بررسی کلیه مقایسه ها بین پلیمرهای انتخابی و دو نمونه تجاری که هر دو توسط سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (USEPA) مورد تائید واقع شده اند، صورت گرفته است. در این میان ابتدا فاکتورهایی نظیراندازه ذره، زمان افزایش جامدکننده به نفت شناور روی آب، وسیله جداسازی نفت جامد شده از آب و سیستم اختلاط آب و نفت بهینه شدند. سپس کارایی دو پلیمر انتخابی در مقایسه با نمونه های تجاری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان گر آن است که میزان مصرف پلیمرهای انتخاب شده بر روی نفت خام ایران حدود 33-25 درصد وزنی است در حالی که این مقدار برای نمونه های تجاری ذکر شده حدود 55 درصد می باشد. از سویی میزان آب همراه نفت جامد شده معمولا در نمونه های تجاری بیشتر از دو پلیمر استایرن- بوتادین- استایرن و استایرن- اتیلن- بوتیل استایرن می باشد.
    کلیدواژگان: لکه نفتی، کوپلیمرهای سه جزئی، کارایی جامد کننده، نفت خام
  • مجید ولی زاده، علیرضا نصیری، سید علیرضا مرتضوی، حبیبه شیخ رستم آبادی صفحه 53
    عملیات حفاری در سازندهای شیلی همواره یکی از مشکلات عمده بوده است. عدم پایداری چاه در لایه های شیلی یکی از مهمترین عوامل افزایش زمان و در پی آن هزینه های حفاری می باشد. از این رو انتخاب صحیح سیال حفاری جهت کنترل شیل، باعث کاهش هزینه ها، زمان حفاری و همچنین کاهش آسیب سازند می گردد. یکی از این سیالات، سیالات فرمیتی به ویژه فرمیت پتاسیم و سدیم بوده که در زمره بهترین نوع سیالات پایه آبی پایدار کننده شیل می باشد. این سیالات با توجه به خصوصیات ذاتی نمک های فرمیتی، پایداری بسیار خوبی در چاه بوجود می آورند. با استفاده از نمک های فرمیتی می توان سیالاتی با دانسیته بالا و با حداقل ذرات جامد جهت حفاری لایه های شیلی و لایه های مخزنی طراحی کرد. نتایج آزمایش های انجام شده نشان می دهد که سیالات فرمیتی خواص رئولوژی خود را بعد از حرارت به خوبی حفظ کرده و همچنین این سیالات بازیابی شیل بسیار خوبی در حد سیالات پایه روغنی دارند. به طوری که سیالات فرمیتی در مقایسه با انواع سیلیکاتی، گلایکولی و کلرید پتاسیمی، بازیابی شیل بهتری از خود نشان می دهند. با توجه به آزمایشات انجام شده پلیمرهای مختلف با سیالات فرمیتی سازگاری خوبی دارند. نتایج آزمایش روانی سیال فرمیتی نشان داد که سیال فرمیتی از روانی خوبی در مقایسه با سایر سیالات پایه آبی برخوردار است و نیازی به اضافه کردن مواد روان کننده ندارد.
    کلیدواژگان: سیالات حفاری فرمیتی، سیالات پایه آبی، پایداری شیل، آسیب سازند
  • سیده فاطمه بنی هاشمی، مجید پاکیزه، علی احمدپور، مهدی پورافشاری چنار صفحه 65
    در تحقیق حاضر، غشاهای زئولیتی ZSM-5 بر روی پایه α- آلومینا با استفاده از روش رشد ثانویه سنتز شدند. آزمایش های تعیین مشخصات ساختاری، شامل TGA،TEM،SEM، XRD، DSC و تراوایی گاز خالص بر روی غشاهای ساخته شده صورت گرفت. برای ساخت غشاها، ابتدا نانو کریستال های سیلیکالیت-1 در اندازه متوسط nm 40 سنتز شدند و جهت جداسازی و خالص سازی آنها از محلول از چندین بار سانتریفوژ و التراسونیک متوالی استفاده شد. در ادامه، تاثیر شرایط مختلف سنتز نظیر میزان آلومینیوم و زمان سنتز بر روی مشخصات ساختاری نمونه های ساخته شده مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی اثر غلظت آلومینیوم نشان داد که افزایش میزان آلومینیوم تا میزان مشخص موجب بهبود پوشش ایجاد شده بر سطح پایه و خواص جداسازی غشاء می گردد. توجه به تغییر زمان سنتز بر چگونگی پوشش غشاهای سیلیکالیت ساخته شده با روش رشد ثانویه نشان داد که بهترین پوشش در زمان سنتز هیدروترمال پس از 36 ساعت حاصل می شود. تراوایی گازهای خالص CH4، CO2، H2 و N2 بر روی پایه و غشاهای سنتز شده در محدوده فشار bar 4-1 مورد مطالعه قرار گرفت. میزان انتخاب پذیری ایده آل H2/CO2، H2/CH4 و H2/N2 در بهترین شرایط به ترتیب برابر با 8/3، 5/3 و 4/4 در دمای K 300 به دست آمد.
    کلیدواژگان: ZSM، 5، غشاء زئولیتی، رشد ثانویه، نانو سیلیکالیت، 1، تعیین مشخصات، تراوایی گاز
  • خالد فرصت، جعفر صادق زاده اهری، مسیح حسینی جناب صفحه 79
  • نادر دیزجی، مریم سادات اشراف زاده صفحه 87
    در این مطالعه به صورت تجربی سایش کاویتاسیون بر روی مدل هایی از فلزات مختلف (چدن خاکستری، آلومینیم 1100، آلومینیم 6061 و فولاد ضد زنگ کروم دار) به صورت چرخان در دور مشخص در عدد بی بعد کاویتاسیون، سرعت و درجه حرارت یکسان در تونل بسته کاویتاسیون مورد بررسی قرار گرفت. نرخ کاهش وزن، تعداد حفره ها و نحوه خوردگی با میکروسکوپ های نوری و SEM مورد بررسی قرار گرفت و تاثیر تغییرات دور بر سایش کاویتاسیون برای مدل هایی از فلزات مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که قطر حفره های ناشی از کاویتاسیون مستقل از دور چرخش پره ها می باشد و با افزایش دور مدل ها، تعداد حفره ها و سایش کاویتاسیون بیشتر می شود. در این مطالعه مشخص گردید که پره از نوع فولاد ضد زنگ کروم دار مقاومت بیشتری در برابر سایش کاویتاسیون دارد و روابطی بر حسب نرخ کاهش وزن نسبت به دور ارائه گردید.
    کلیدواژگان: کاویتاسیون، فشار بخار اشباع، سایش، نرخ کاهش وزن، عدد بی بعد کاویتاسیون
|
  • H. Boortalari, S.H. Hashemabadi, F. Marzpour Page 3
    Present work aims at investigating rheological behavior of linear hydrocarbons by means of non-equilibrium molecular dynamics (NEMD) simulation. Simulation set up was a flow of hydrocarbon molecules confined between two molecular parallel plates. Through moving the top wall at constant velocity and investigation of relation of viscosity to shear stress, rheological behavior of hydrocarbons could be found out. Viscosity of hydrocarbons has been calculated by means of integration of Newtonian equations of motion and then shear stress tensor calculation and division of calculated shear stress by exerted shear rate. Our code verified with experimental data for light hydrocarbons (methane, ethane, propane and n-butane), reported results for a long chain hydrocarbon (C100H202), and results presented for some other hydrocarbons. According to the obtained results, it was found that with increasing hydrocarbon chain length, fluid viscosity will increase. Furthermore, the simulation results reveal that long chain hydrocarbons have a shear thinning non-Newtonian behavior with a power law relation.
  • A. Ebadi Amooghin, H. Sanaeepur, A. Moghadassi, A. Kargari, D. Ghanbari Page 12
    Greenhouse CO2 gas content is increasing in the atmosphere. Separation of CO2 from emission sources generated by power plants, steel works and various chemical industries has attracted global attention as a result of the enhanced greenhouse destructive effects. Considering the advantages of gas separation polymeric membranes by blending method for membrane preparation, acrylonitrile-butadiene-styrene/Poly (ethylene glycol)blend membranes have been prepared. Then, the effect of incorporating different PEG contents into ABS on the permeability/selectivity of CO2/N2 was investigated. Additionally, the effect of pressure on CO2 permeability has been studied. The results showed that CO2 permeability in the ABS/PEG20000 (10 wt %) had the most suitable gas separation properties. In addition, the CO2 permeability and CO2/N2 selectivity values of this membrane increased significantly in comparison with neat ABS membrane.
  • J. Sadeghzadeh Ahari, M.T. Sadeghi, S. Zarrinpashne, R. Ahmadi Page 27
    Na2WO4-Mn/SiO2 catalysts were prepared for oxidative coupling of methane using co-precipitation, wetness impregnation and wet impregnation methods. Catalytic performances of the prepared catalyst samples were examined under the same conditions in a fixed bed microreactor. It was found that the Na2WO4-Mn/SiO2 catalystsprepared by the wet and wetness impregnation methods have similar performances and both methods have superior performances over that of the co-precipitation method. The results also show that the catalysts prepared by the wetness and wet impregnation methods present excellent stability performance. The catalysts were characterized by means of BET, SEM and XRD tests. The results show that the Na2WO4 phase is necessaryfor achievement of the desired performance.
  • M. Adibi, D. Farkhani, A. Mehdizadeh, M. Farahi Shandiz Page 38
    Solidifiers as combating tools to oil spill can be applied on both land and water without any toxic or leaching effects. In order to investigate effectiveness of block-copolymers, styrene-butadiene-styrene and styreneethylenebutylenestyrene on Iranian exported crude oil, five samples with API’s in the range of 1936 were selected. The results from this work were compared with two those of commercial solidifiers, Alsocup andPetro-Waste-Solidifier, which are confirmed by EPA (Environmental Protection Agency). At first, some factors like particle size, addition time, separation means and oil-water mixing system were optimized. Then, the effectiveness of two selected polymers and commercial samples on oil samples were studied. The results showed that the consumption amounts of these copolymers for solidifying tested crude oils were 25-33%, which is lower than that of commercial solidifiers (nearly 55%).
  • M. Valizadeh, A.R. Nasiri S.A.R. Mortazavi, H.Sh. Rostam Abadi Page 53
    Drilling troublesome shales is one of the major problems in drilling operations. Borehole instability during drilling of shale layers results in increasing rig time and consequently increased operational cost. Thus, the correct choice of drilling fluid for drilling shale layers reduces drilling time and cost. One of these fluids is formate fluids. Potassium and cesium formate brines are among the best water based shale inhibitor fluids. Formate fluidsaccording to their inherent properties create very good borehole stability. By the use of formate salts, we can design high density fluids with minimum solid content for drilling shale and reservoir sections. The obtained results showed that formate fluids are stable at high temperatures and show very good shale recovery like OBM. The results show that recovery shale of sodium/potassium formate fluid is higher than that of glycol,silicate, and KCl fluids. Formate fluids showed good compatibility with various kinds of polymers. The result of lubricity test showed that lubricity properties of formate fluids are comparable with other WBM. They do not need any lubricants.
  • S.F. Banihashemi, M. Pakizeh, A. Ahmadpoor, M. Poorafshari Chenar Page 65
    In the present study, ZSM5 zeolite membranes were synthesized on porous αaluminasupport by secondary growth hydrothermal method. Membranes synthesized were tested by structural characterization and single gas permeation experiments. To prepare zeolite membranes, nanosized silicalite-1 powder was first synthesized as seed with mean diameter of 40 nm from a clear solution. Silicalite nanoparticle slurries were purifiedby repeated centrifugation followed by redispersion by ultra-sound in deionized water. The effects of synthetic parameters such as synthesis time and aluminum content are studied. It was found that the membranes quality was sensitive to the aluminum content. Investigation of different synthesis times showed that the best film was obtained during 36 hours. The permeation properties of the support and membranes were measured over the pressure range of 1-4bar at room temperature. The ZSM-5 membranes were examined by permeation measurements using single CO2, N2, CH4 and H2 gases. Under optimum synthetic conditions, the permselectivity at 300K for H2/CH4, H2/CO2 and H2/N2 were 3.8, 3.5 and 4.4, respectively.
  • Kh. Forsat, J. Sadeghzadeh Ahari, M. Hosseinijenab Page 79
    This work presents an investigation of a mobile bed scrubber in removal of hydrogen sulfide from a typical flue gas by aqueous ferric chelate solution. The experiments were conducted at different operating conditions (gas flow rate: 22-28 lit/min, ferric chelate flow rate: 0.2-0.5 lit/min, hydrogen sulfide concentration: 300-4000 ppm,static bed height: 13, 23 cm and packing diameter: 2, 2.5 cm). The results show that the H2S absorption rate increases by increasing static bed height. This is because the contact time and surface area between gas and liquid phases increase by increasing the static bed height. Also, H2S absorption rate increases by increasing ferric chelate solution flow rate due to the greater number of ferric ion (Fe3+) moles available for reaction. Thepressure drop also increases by increasing static bed height and catalyst solution flow rate. Therefore, these parameters have to be increased in a restricted range. Under investigated conditions, the results show that by increasing the packing sizes (diameter), H2S concentration and flue gas flow rate, the H2S concentration increases in the product gas. This is due to decreasing the contact surface area, Fe3+ to H2S molar ratio andresidence time, respectively. The liquid to gas flow rate (L/G) ratio is one of the major parameters affecting the design of mobile bed scrubber. In this work, considering the obtained experimental data, this parameter is determined in the range of 8-21 lit/m3 depending on the H2S concentrations range in flue gas and packing diameter.
  • N. Dizaji, M. Ashrafzadeh Page 87
    In this study, experimental cavitation erosion is carried out on different types of rotational models (gray cast iron, aluminum 1100, aluminum 6061 and chromium stainless steel) at constant rotational speed, temperature and cavitation number in a cavitation closed tunnel. The weight loss rate and the behavior of corrosion were analyzed with SEM and optical microscopes. The effect of the rotational speed variation on the cavitation erosionwas evaluated for models of different materials. The findings significantly showed that the diameter of the holes is independent from rotational speed and with increased rotational speed, the number of the holes and the cavitation erosion escalate. The study revealed that chrome stainless steel model has a higher resistance against cavitation erosion. The relationships between weight loss rate and rotational speed are further presented.