فهرست مطالب

پژوهش نفت - پیاپی 104 (فروردین و اردیبهشت 1398)

مجله پژوهش نفت
پیاپی 104 (فروردین و اردیبهشت 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/02/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • رضا خطیب زاده دوانی، رضا میراسمعیلی*، محمدرضا سلطان محمدی صفحات 4-15
    در این پژوهش، اثر هیدروژن بر خواص مکانیکی فلز جوش فولاد خط لوله X65 بررسی شده است. خطوط لوله حاوی سیالاتی مانند گاز ترش است که اتم‎های هیدوژن و سایر مواد آسیب زا به فلز پایه و فلز جوش دارند. در این پژوهش شارژ هیدروژن جهت نفوذ اتم‎های هیدروژن به درون ماده به‎روش پیش‎شارژ الکتروشیمیایی با گاز هیدروژن و غوطه‎وری در محلول انجام شد. مطابق نتایج به‎دست آمده در این پژوهش، استحکام تسلیم فلز جوش حاصل از روش الکترود دستی، در حضور هیدروژن 16% افزایش و سختی آن به‎طور میانگین در دو حالت شارژ هیدروژن به‎روش مستقیم و غیرمستقیم 10% افزایش داشته است. این افزایش نشان‎دهنده سخت شدگی است. درصد ازدیاد طول تا زمان شکست 28% و درصد شکست نرم 60% کاهش داشته است که نشان‎دهنده شکست ترد در حضور هیدروژن است. میزان هیدروژن حاصل آمده با روش اکسیداسیون الکتروشیمیایی هیدروژن درفلز جوش مقدار mol/cm3 6-10×5/1 گزارش شد که نسبت به سایر ریزساختارها مقدار قابل توجهی است. با توجه به مشاهدات ریزساختاری (که از طریق تصاویر میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی به‎دست آمد)، اطلاعات آماری فوق و گزارش‎های پیشین در این زمینه، می‎توان اینگونه برداشت کرد که هیدروژن با نفوذ خود در ریزساختار فلز جوش که بیشتر آن فریت سوزنی است، با قرار گرفتن در تانگل‎ های نابه‎جایی، مرزدانه ها، رسوب‎ها و آخال‎ها سبب سخت شدگی و افت خواص فلز جوش می‎شود. در کل نتایج این پژوهش نشان می‎دهد هیدروژن بر خواص مکانیکی فلز جوش اثر مخرب می‎گذارد و سبب ایجاد عیوب هیدروژنی می‎شود. البته نمی توان از نقش ریزساختار فلز جوش در تاثیر هیدروژن بر خواص ماده چشم پوشی کرد.
    کلیدواژگان: جوش، ریزساختار، شارژ هیدروژن، خواص مکانیکی، ترک ناشی از هیدروژن
  • مرتضی سیستان، محمدحسین غضنفری*، سعید جمشیدی صفحات 16-28
    مکانیزم نفوذ مولکولی مکانیزم کنترل کننده در ازدیاد برداشت از مخازن شکاف دار با تراوایی و ارتفاع ماتریس پایین در شرایط تزریق گاز است و این در حالی است که مدل های مرسوم برای شبیه سازی عملکرد نفوذ مولکولی با محدودیت هایی مواجه است. هدف اصلی این مطالعه، ارزیابی مدل های مختلف نفوذ مولکولی در بازیافت نفت از مخازن شکاف دار حین فرآیند تزریق گاز و همچنین مقایسه با نتایج حاصل از یک نرم افزار تجاری است. بدین منظور مطابق مدل های موجود یک شبیه ساز پیاده سازی و با نتایج آزمایشگاهی معتبر اعتبارسنجی می گردد. سپس از شبیه ساز توسعه داده شده برای بررسی عملکرد دو گاز امتزاجی دی اکسید کربن و متان جهت تزریق به یک بلوک ماتریس استفاده می شود. دلیل تفاوت میان نتایج حاصل از مدل ها، استفاده از مدل ترمودینامیک برگشت‎ناپذیر در محاسبه غلظت اجزا در سطح تماس دو فاز نفت و گاز در کنار به کارگیری ضرایب نفوذ تنسوری و همچنین استفاده از گرادیان پتانسیل شیمیایی به عنوان نیروی محرکه انتقال جرم در مدل های فیک تعمیم یافته و ماکسول- استیفان است که در مدل فیک کلاسیک این گونه عمل نمی شود. همچنین نتایج حاصل از نرم افزار تجاری، به سبب فرمولاسیون مشابه، نزدیک به نتایج مدل کلاسیک فیک است. علاوه بر این نتایج تغییرات جزء مولی متان و دی اکسید کربن و همچنین گرانروی نفت برحسب زمان در شرایط تزریق گاز مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از قانون فیک کلاسیک و یا نرم افزارهای تجاری برای پیش بینی میزان تولید نفت از مخازن شکاف دار در شرایطی که مکانیزم نفوذ مولکولی کنترل کننده است کافی نیست لذا لازم است از مدل های نفوذ فیک تعمیم یافته یا ماکسول- استیفان در مدل سازی استفاده شود.
    کلیدواژگان: نفوذ مولکولی، مخازن شکاف دار، تزریق گاز، فیک تعمیم یافته، ماکسول- استیفان
  • مجید اسماعیلی*، سیما عطار نصرتی صفحات 29-42
    در این تحقیق، دو نمک نقره با نام های نیترات نقره (AgNO3) و تترافلوروبورات نقره (AgBF4) با درصدهای وزنی مشابه در ساختار لایه فعال غشای کامپوزیت PES/PVP بارگذاری شدند و اثرات متفاوتی که در ساختار و عملکرد این غشا در جداسازی اتیلن از اتان به وجود آوردند مورد بررسی قرار گرفتند. تشکیل کمپلکس های متفاوت بین بخش‎های کاتیونی نمک‎های نقره با گروه های کربونیل در ساختار لایه فعال غشا توسط آزمون طیف‎سنجی تحلیل گردید. یک گروه کربونیل با انرژی پیوندهای مختلف می تواند کمپلکس های مختلفی با مولکول های غیر اشباع گازی مانند اتیلن برقرار سازد. لذا، کیفیت جداسازی گاز اتیلن از اتان تحت تاثیر انرژی پیوند کربونیل قرار دارد. در این بررسی، ساختار لایه فعال و همچنین پایه غشاهای تولیدی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی تصویربرداری شدند. از آزمون تراوش پذیری گازهای خالص و مخلوط نیز برای تایید نتایج آزمون طیف‎سنجی و ارزیابی کیفیت جداسازی غشای تولیدی استفاده گردید. نتایج آزمون طیف‎سنجی نشان دادند کاتیون های نمک تترافلوروبورات نقره کمپلکس قوی تری در ساختار پلی وینیل پیرولیدن (پلیمر سازنده لایه فعال) ایجاد می کنند و در غلظت های مشابه با نمک دیگر، تعداد بیشتری از سایت‎های فعال ساختار پلیمر را درگیر کمپلکس کرده و به نوعی توزیع مناسب تری در ساختار لایه فعال غشا پیدا می کنند. آزمون تراوش پذیری نشان داد نمک تترافلوروبورات نقره اثر قوی تری در جذب مولکول های اتیلن نسبت به اتان دارد و انتخاب گری بالاتری نیز نسبت به نمک نیترات نقره ایجاد می کند. بالاترین تراوش پذیری و انتخاب گری اتیلن هنگام استفاده از نمک تترافلوروبورات نقره در بیشترین غلظت مولی (50%) و در بالاترین فشار کاری اتفاق افتاد که به ترتیب برابر با GPU 5/9 و 43 بود که در حالت گاز مخلوط به دست آمده است. این پارامترها در حالت گاز خالص اعدادی بیشتر به ترتیب GPU 15 و 64 را به خود اختصاص دادند.
    کلیدواژگان: نقره، غشای کامپوزیت، لایه فعال، پلی وینیل پیرولیدن، انتقال تسهیل یافته
  • فاطمه بی باک، غلام رضا مرادی* صفحات 43-55
    در این پژوهش فرآیند گوگردزدایی اکسیداسیونی (ODS) از مدل نفتی ppm 1000 دی بنزوتیوفن (DBT) با استفاده از کاتالیست MoO3/g-C3N4 مورد مطالعه قرار گرفت. H2O2 و استونیتریل به ترتیب به عنوان اکسیدکننده و استخراج کننده مورد استفاده قرار گرفتند. اثر بارگذاری فلز مولیبدن برروی g-C3N4 و سپس شرایط عملیاتی مربوط به فرآیند ODS شامل دما، مقدار کاتالیست، نسبت مولی H2O2/DBT و زمان واکنش با استفاده از طراحی آزمایشات به روش باکس بنکن (BBD) بررسی شد و بیش ترین میزان حذف DBT 7/97% به دست آمد که در شرایط بهینه دمای C° 70، مقدار کاتالیست g04/0، نسبت مولی 44.8= H2O2/DBT و مدت زمان min 55 حاصل گردید. همچنین قابلیت بازیابی کاتالیست MoO3/g-C3N4 ارزیابی گردید که پس از 4 مرحله بازیابی کاهش حدودا 6% در میزان بازدهی آن مشاهده شد. در شرایط عملیاتی بهینه ، نمونه های نفتی واقعی شامل بنزین و گازوئیل تهیه شده از مرکز پخش فرآورده های نفتی جهت بررسی مقدار حذف گوگرد مورد آزمایش قرار گرفتند و به ترتیب بازدهی 34/58% و 41% به دست آمد. به منظور مشخصه سازی و شناخت دقیق تر ساختار کاتالیست سنتز شده، آزمون های مشخصه سازی XRDا، FTIRا، EDXا، FE-SEMا و BET برروی g-C3N4 و MoO3/g-C3N4 انجام شد.
    کلیدواژگان: گوگردزدایی اکسیداسیونی، کاتالیست، MoO3، g-C3N4، دی بنزوتیوفن، باکس بنکن
  • احسان قاسمی اصطهباناتی، محمدرضا امیدخواه*، آبتین عبادی صفحات 56-70
    در میان انواع مختلف پلی اتر بلاک آمیدها، پباکس1657 خواص جداسازی بسیار مناسبی را برای گازهای قطبی یا میعان پذیر مانند دی اکسید کربن نسبت به سایر گازهای سبک از خود نشان می دهد. در این پژوهش از پلیمر پباکس1657 به عنوان فاز آلی و نانوذرات نقره به عنوان فاز معدنی، به منظور ساخت غشاهای شبکه آمیخته استفاده شد. نانوذرات نقره به عنوان پرکن ازیک طرف می تواند در زنجیره های پلیمری وارد شده و با افزایش حجم آزاد جزئی غشاها، تراوایی گاز را ارتقا بخشد. از طرف دیگر نانوذرات نقره که در کنار بخش غنی از الکترون زنجیره پلی اتیلن اکساید در کوپلیمر، به طور نسبی باردار شده اند، می تواند میل جذب غشاها را نسبت به گاز دی اکسید کربن افزایش دهد، که خود باعث افزایش نفوذپذیری گاز دی اکسید کربن نسبت به گازهای سبک در غشاهای شبکه آمیخته می گردد. تراوایی و گزینش پذیری غشاها در دما و فشارهای عملیاتی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. همچنین غشاها توسط آنالیزهای FTIR ،SEM و XRD مشخصه سازی شدند. نتایج آنالیزهای انجام شده نشان داد که نانوذرات نقره بخش بلوری غشا را کاهش داده و با زنجیره آمورف کوپلیمر برهمکنش داشته، که هردو عامل می توانند باعث ارتقای ویژگی های انتقالی گازهای قطبی گردند. همچنین نتایج آزمایش های تراوایی گاز، افزایش چشمگیری در تراوایی و گزینش پذیری در دمای C° 35 و فشار bar 10 را نشان داد. در غشای بهینه در مقایسه با غشای خالص، گزینش پذیری CO2/CH4 و CO2/N2 به ترتیب حدود 112 و 76% افزایش یافت. از طرفی افزایش حجم آزاد جزئی در شبکه پلیمری خالص، تراوایی گاز دی اکسید کربن را تا 141% افزایش داد.
    کلیدواژگان: غشاهای شبکه آمیخته، تراوایی گاز دی اکسید کربن، کوپلیمر پباکس1657، نانوذرات نقره، گزینش پذیری
  • محمد درفشی، حسین رحیم پور بناب*، علی کدخدایی، امیر احمدی صفحات 71-83
    گونه های سنگی پتروفیزیکی به بخشی از مخزن اطلاق می شود که از لحاظ ویژگی های زمین شناسی و پتروفیزیکی دارای خواص مشابهی باشد. به این دلیل برقراری ارتباط بین واحد های زمین شناسی و پتروفیزیکی می تواند در درک هرچه بهتر ناهمگنی مخزن به ویژه در کربنات ها که به شدت در اثر فرآیند های دیاژنزی از لحاظ نوع و اندازه شعاع گلوگاه متنوع هستند، مفید باشد. نوع و اندازه شعاع گلوگاه منافذ به عنوان پارامترهایی که محصول فرآیند زمین شناسی (رسوب گذاری و دیاژنز) هستند، خواص پتروفیزیکی سنگ مخزن را کنترل می کنند. بنابراین این دو پارامتر بهترین ابزار برای برقراری ارتباط بین ویژگی های زمین شناسی و پتروفیزیکی در هر واحد سنگی پتروفیزیکی هستند. در این پژوهش از سه روش شاخص زون جریان، روش وینلند و گونه های سنگی ناپیوسته برای تعیین گونه های سنگی پتروفیزیکی استفاده شده است. شاخص زون جریان عملکرد بهتری نسبت به روش های دیگر دارد؛ هرچند که دو روش دیگر نیز کابرد مفیدی دارند. برای تعیین نوع و اندازه شعاع گلوگاه منافذ در پنج واحد جریانی شناسایی شده به روش شاخص زون جریان نیز از نمودار انحراف سرعت برای تعیین توزیع پیوسته نوع منافذ و داده های تزریق جیوه برای اندازه گیری شعاع گلوگاه منافذ، استفاده شده است. براساس نتایج به دست آمده از این مطالعه بهترین واحد های جریانی مطابق با انحراف سرعت مثبت و صفری است که داری منافذ حفره ای مرتبط به هم و بین دانه که محصول فرآیند انحلال (دیاژنز) و رسوب گذاری است. نتایج نشان دهنده این است که کیفیت مخزنی سازند فهلیان تحت تاثیر دو عامل دیاژنز و رسوب گذاری است اما در حالت کلی دیاژنز سهم بیشتری در تعیین کیفیت مخزنی سازند فهلیان داشته است.
    کلیدواژگان: گونه های سنگی پتروفیزیکی، نوع منافذ، توزیع اندازه شعاع گلوگاه، نگاره انحراف سرعت، داده تزریق جیوه(MICP)
  • مهرداد ایزدی، محمد طباطبایی قمی*، غلام رضا پیرچراغی صفحات 84-94
    با در نظر گرفتن شرایط کار موتورهای درون‎چاهی، تقویت استحکام مکانیکی و حرارتی آنها ضروری به نظر می رسد. برخی تحقیقات به منظور بهبود عملکرد موتور از طریق تغییر در طراحی انجام شده است ولی فقدان افزایش استحکام از طریق تقویت الاستومر در تحقیقات گذشته چشمگیر به نظر می رسد. در این تحقیق نمونه های کامپوزیت NBR/Nanoclay با مقادیر مختلف از نانو رس از طریق اختلاط مذابی در مخلوط کننده داخلی آماده شده است. به منظور ارزیابی عملکرد الاستومر موتور، آزمون های مختلف مکانیکی و حرارتی با در نظر گرفتن شرایط درون چاهی، از جمله سیال حفاری و دما انجام گرفته است. نتایج آزمون های مکانیکی نشان می دهد که سختی و چقرمگی نمونه ها افزایش یافته و در آزمون خستگی نمونه های کامپوزیت تعداد سیکل بیشتری در مقایسه با نمونه های معمولی تحمل نموده اند. همچنین آزمون دینامیکی مکانیکی نشان از کاهش ضریب اتلاف دارد که به معنای تولید کمتر حرارت در هر سیکل برخورد بوده و لذا افزایش عمر نمونه ها قابل دست یابی است. نانو کامپوزیت حاصل شده استحکام مکانیکی، حرارتی و نفوذناپذیری بالاتری در مقایسه با الاستومر معمولی داشته و افزایش عمر و کارایی موتور با استفاده از این نانوکامپوزیت قابل دست یابی است. افزایش عمر موتور به کاهش دفعات لازم برای بالا پایین کردن لوله ها و در نتیجه کمتر شدن زمان حفر چاه و همچنین کمتر شدن هزینه حفاری منجر خواهد شد.
    کلیدواژگان: موتورهای درون‎چاهی، لاستیک نیتریل، نانو رس، مواد ویسکو الاستیک، نانو کامپوزیت
  • مهدی تنها زیارتی، نادر بهرامی فر*، غلام رضا باغمیشه، حبیب الله یونسی صفحات 95-107
    ذرات معلق موجود در هوا نظیر کربن سیاه و دوده ناشی از سوختن ناقص کربن یکی از مهمترین و خطرناک ترین آلاینده های هوا بوده که می توانند عامل بیماری های خطرناکی باشند. منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس در جنوب ایران و مجاور پارک ملی دریایی نایبند در استان بوشهر قرار دارد. دوازده پالایشگاه گاز طبیعی و شانزده مجتمع عظیم پتروشیمی در این منطقه ساخته شده است و بیش از 70% از کل گاز طبیعی و 45% از کل محصولات پتروشیمی کشور را تولید می کنند. به دلیل پیچیدگی های فرآیندی و احتمالا عدم دسترسی به تکنولوژی های به روز، روزانه بیش از 11100 تن گاز توسط 60 مشعل فعال سوخته می شود که می تواند یکی از دلایل اصلی انتشار کربن سیاه و ذرات معلق باشد. با توجه به اهمیت میزان گاز ارسالی به مشعل در تخمین میزان ذرات منتشره، در این تحقیق بر اساس اطلاعات واقعی فرآیندی و سنجش های میدانی، دبی گازهای ارسالی به مشعل تعیین و صحت سنجی گردید. بدین منظور ابتدا تمامی شیرهای کنترل موجود بر سر راه شبکه مشعل شناسایی شده و سپس با استفاده از روابط سیالاتی حاکم بر شیرها، دبی و ترکیب درصد مخلوط گازی ارسالی به مشعل محاسبه شد. سپس براساس مکانیسم احتراق و ترکیبات مختلف موجود در مخلوط گازی ارسالی به مشعل و ضرایب انتشار موجود، میزان انتشار ذرات معلق از مشعل محاسبه شد. صحت مقادیر دبی پیش بینی شده توسط مدل با استفاده از دستگاه دبی سنج اعتبار سنجی گردید. مربع ضریب همبستگی پیرسون داده های حاصل از مقایسه دبی جرمی تجمعی تخمینی توسط مدل با دبی واقعی اندازه گیری شده توسط دبی سنج 986/0 بود که نشان از تطابق بالا بین مقادیر اندازه گیری شده با مقادیر پیش بینی شده دارد. بررسی صحت مقادیر ترکیب درصد پیش بینی شده توسط مدل، با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی، نشان دهنده انحراف کمتر از 13% بین مقادیر پیش بینی شده و مقادیر حقیقی اندازه گیری شده است. این نکته بیانگر دقت قابل قبول روش مورد استفاده در مقیاس صنعتی برای تخمین دبی و ترکیب درصد گاز ارسالی به مشعل و در نتیجه تخمین میزان کل ذرات معلق منتشره از مشعل است.
    کلیدواژگان: مشعل، ذرات معلق، آلودگی هوا، پالایشگاه گاز، پتروشیمی
  • حسین نجفی، امیرحسین سعیدی دهاقانی*، محسن وفایی سفتی صفحات 108-120
    یکی از مشکلات عمده صنعت نفت جذب آسفالتین روی سطوح مختلف ازجمله سطح سنگ مخزن است. جذب آسفالتین روی سطح سنگ مخزن باعث تغییر ترشوندگی، مسدود شدن حفرات و در نتیجه کاهش تولید نفت خام می شود. در این تحقیق از افزودن بازدارنده به عنوان عاملی برای کاهش میزان جذب آسفالتین استفاده شده است. برای مشاهده این تاثیر از دو بازدارنده کوکونات دی اتانول آمید و دودسیل بنزن سولفونیک اسید استفاده شده است. برای بررسی آماری این موضوع و بهینه کردن آزمایش ها نرم افزار Design Expert و روش D-Optimal Surface Design به‎کار گرفته شد. نتایج مدل میزان اعتبار بالایی دارد. فاکتورهای طراحی آزمایش شامل غلطت اولیه آسفالتین در بازه 1000 تا mg.L-1 3000، نسبت وزنی آسفالتین به بازدارنده 1:1، 2:1، 3:1 و 0:1(بدون حضور بازدارنده ها) و دو نوع بازدارنده کوکونات‎دی‎اتانول‎آمید و دودسیل بنزن سولفونیک اسید است. بر طبق نتایج خروجی نرم افزار نسبت وزنی 2:1 کم‎ترین میزان جذب آسفالتین را دارد. همچنین بازدارنده کوکونات‎دی‎اتانول‎آمید بیشترین تاثیر را در کاهش جذب آسفالتین دارد. بازه جذب آسفالتین در عدم حضور بازدارنده در محدوده غلظت اولیه آسفالتین تعیین شده بین83/5- mg.g-1 63/13 است و افزودن بازدارنده در بهترین حالت می تواند تا 35% از جذب آسفالتین بکاهد.
    کلیدواژگان: جذب آسفالتین، سنگ مخزن، طراحی آزمایش، کوکونات دی اتانول آمید، دودسیل بنزن سولفونیک اسید
  • مریم آلرد، شهرام شریف نیا*، منی اکبری صفحات 121-134
    در این پژوهش گزارشی از اکسیداسیون فتوکاتالیستی نرمال هگزان در فاز گاز و تبدیل آن به کربن دی اکسید و آب با استفاده از فتوکاتالیست TiO2 بهبود یافته با داپ نیتروژن ارائه شده است. خواص فتوکاتالیست و ریخت‎شناسی آن با استفاده از آنالیز های XRDا، FTIRا، SEM و XRF مورد بررسی قرار گرفت و محصولات اکسیداسیون فتوکاتالیستی با استفاده از دستگاه گازکروماتوگراف وآنالیز FTIR شناسایی شدند. نتایج آنالیز SEM تغییرات چندانی از سطح کاتالیست در اثر داپ کردن نیتروژن را نشان نمی داد و همچنین نتایج عملکرد فتوکاتالستی نشان داد که فتوکاتالیست TiO2 بهبود یافته با داپ نیتروژن در نور مرئی قادر است نرمال هگزان خوراک در غلظت های مختلف را به کربن دی اکسید و آب تبدیل کند. تبدیل فتوکاتالیستی نرمال هگزان در نور مرئی با استفاده از فتوکاتالیست TiO2 بهبود یافته با داپ نیتروژن در مقایسه با تبدیل فتوکاتالیستی آن با استفاده از فتوکاتالیست خالص TiO2 در نور فرابنفش عملکرد بهتری داشت. واسطه هایی مانند الکل، آلدهید، کتون و کربکسیلیک اسید در محصولات توسط آنالیز FTIR شناسایی شدند که مکانیزمی بر پایه این آنالیز برای تولید این واسطه ها و محصول نهایی نیز پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: معدنی سازی فتوکاتالیستی، نرمال هگزان، TiO2، داپ نیتروژن، مکانیزم
  • نیما مالکی، کاظم مطهری* صفحات 135-145
    در این مقاله امکان استفاده از پی زایلیلن دی آمین به‎عنوان یک ماده آمینی جدید جهت جذب گاز دی اکسید کربن مورد بررسی قرار می‎گیرد. دیتاهای آزمایشگاهی حلالیت دی اکسید کربن در بازه فشاری 8 الی KPa 500، دماهای 313 الی k 353 و غلظت‎های 2 الی mol/L 5 از محلول پی زایلیلن دی آمین اندازه‎گیری گردید. تئوری پاسخ سطح جهت مدل‎سازی اطلاعات حلالیت مورد استفاده قرار گرفته و نتایج بیانگر دقت بالای مدل ساخته شده است (9708/0 =R2). نمودارهای سه‎بعدی خروجی از مدل بیانگر آن بود که ظرفیت جذب دی اکسید کربن با افزایش دما و غلظت کاهش یافته اما با افزایش فشار، افزایش می‎یابد. تاثیرات هم‎زمان دما و فشار بر میزان جذب نشان می‎دهد که در فشارهای پایین افزایش دما تاثیر کمتری داشته ولی در فشارهای بالاتر این تاثیر محسوس‎تر است. جهت بررسی توانایی پی زایلیلن دی آمین  در جذب دی اکسید کربن، این محلول با متیل دی اتانول آمین مقایسه گردید. نتایج نشان داد که پی زایلیلن دی آمین در دو غلظت اندازه‎گیری شده 45% میزان جذب بالاتر، 44% سرعت جذب بیشتر، 50% میزان جذب خالص دوره‎ای بیشتر و در حدود 35% مقاومت بالاتری را در برابر اکسیژن دارا است.
    کلیدواژگان: پی زایلیلن دی آمین، حلالیت دی اکسید کربن، سرعت جذب، ظرفیت خالص دوره‎ای، تئوری پاسخ سطح
  • صبا پژوهان، افشین فرح بخش*، سید محمد مهدی دستغیب صفحات 146-153
    در سال های اخیر یکی از پیشرفت های مهم در زمینه انتقال ترکیبات نفتی و ایجاد فرمولاسیون های قیری استفاده از امولسیون‎ ها می باشد. انتخاب امولسیون‎کننده نقش تعیین کننده ای در تشکیل امولسیون و پایداری آن دارد. امولسیون‎کننده‎های زیستی جایگزین و یا مکمل مناسبی برای امولسیون‎کننده های شیمیایی بوده و علاوه بر زیست تخریب‎پذیری بهتر، آلودگی زیست محیطی کمتری دارند. در این مقاله، سویه باکتریایی بومی Bacillus licheniformis در محیط کشت بهینه و شرایط مناسب رشد داده شد و طی فرآیند چند مرحله ای امولسیون‎کننده زیستی جداسازی گردید. با به کارگیری نسبت های مختلف امولسیون‎کننده زیستی و امولسیون‎کننده شیمیای Stabiram4582 و اجرای دقیق فرآیند امولسیون‎سازی به روش روتور- استاتور، امولسیون های مختلفی با نسبت های مختلف هیدروکربن سنگین و امولسیون‎کننده در آب ساخته شدند. مطابق مدل طراحی آزمایش تاگوچی آزمایش های کاهش ویسکوزیته و پایداری امولسیون انجام شد و توانایی این امولسیون‎کننده زیستی در ایجاد یک امولسیون پایدار هیدروکربن در آب به اثبات رسید و شرایط تولید امولسیون بهینه سازی شد. در شرایط بهینه (60% هیدروکربن سنگین، 32/1% امولسیون‎کننده،90% امولسیون‎کننده زیستی و 10% امولسیون‎کننده شیمیایی و همچنین C° 45 دما) میزان ویسکوزیته نمونه هیدروکرین سنگین تا 98% کاهش یافت و تا hr 96 پایدار ماند. کاربرد این امولسیون می تواند در ایجاد قیر امولسیون و یا در انتقال نفت خام سنگین، فرآورده هایی همچون مازوت یا سوخت کوره، مصرف انرژی در خطوط لوله را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد.
    کلیدواژگان: امولسیون‎کننده زیستی، امولسیون هیدروکربن سنگین در آب، کاهش ویسکوزیته، پایداری، سویه باکتریایی
|
  • Reza Khatib Zadeh Davani, Reza Miresmaeili *, Mohammadreza Soltanmohammadi Pages 4-15
    In this study, the effect of hydrogen on the mechanical properties of pipeline steel weld metal was investigated. In pipelines, weld metal is a significant part, and this part especially has been evaluated because of the presence of sour gas containing hydrogen atoms and other hazardous solutes which can harm base metal and weld metal. In this research, hydrogen charging was carried out due to the diffusion of hydrogen atoms into the sample through electrochemical pre-charging and immersion in the solution method. According to the results obtained in this study, in the presence of hydrogen, the yield stress of weld metal in Shielded Metal Arc Welding (SMAW) increased by 16%, and hardness in both direct and indirect charging method increased by an average of 10%. In the presence of hydrogen, elongation was reduced by 28%, and the percentage of ductile fracture decreased by 60% which indicate the brittle fracture. The content of diffused hydrogen was 1.5E-06 mol/cm3 using the Electrochemical Oxidation of hydrogen method. This amount was higher than that of other microstructures. According to microstructures observation (which provided from Optical Microscope (OM), Scanning Electron Microscope (SEM) photos), previous information, and recent reports in this field, it can be inferred that hydrogen diffuses into weld metal microstructure, which most of this is acicular ferrite by residing in dislocation tangles, grain boundaries, precipitations, and inclusions, causes hardening and decreases properties of weld metal. Overlay, the results of this study indicate that hydrogen degrades mechanical properties of weld metals and causes hydrogen defects. Also, weld metal microstructure has a significant effect on materials degradation in the presence of hydrogen.
    Keywords: Weld, Microstructure, Hydrogen Charging, Mechanical Properties, Hydrogen Induced Cracking
  • Morteza Sistan, Mohammad Hossein Ghazanfari *, Saeid Jamshidi Pages 16-28
    Molecular diffusion is the controlling mechanism for oil recovery from fractured reservoirs with low permeable and low height matrixes during gas injection process. However, the application of conventional models for simulation of molecular diffusion process faces with some limitations. The main purpose of this study is to investigate the performance of different diffusion molecular models for oil recovery from fractured reservoirs during gas injection process and compare the results with a commercial simulator. Therefore, the models are introduced and implemented as a simulator, then the prepared simulator is validated by experimental data. Lastly, the developed simulator is applied for evaluation of CO2 and methane injection in one matrix block. The difference among the results of different models is based on using irreversible thermodynamic for calculating component concentration in gas-oil interface, using matrix form of molecular diffusion coefficients and using chemical potential gradient as the driving force in generalized Fick and Maxwell-Stefan verse classical Fick. In addition, the results of commercial simulator are near classical Fick model results because of same formulation. Also, mole fraction of methane and CO2 and oil viscosity verse time are compared for gas injection. Finally, the result of this work demonstrates that using classical Fick’s law or the commercial simulator for forecasting oil recovery from fractured reservoirs when the molecular diffusion is the main mechanism is not accurate, so generalized Fick and Maxwell-Stefan are more efficient models.
    Keywords: Molecular Diffusion, Fractured Reservoirs, Gas Injection, Generalized Fick, Maxwell-Stefan, Irreversible Thermodynamic
  • Majid Esmaeili *, Sima Attar Nosrati Pages 29-42
    In this research, two silver salts, AgNO3 and AgBF4 with similar molar concentrations were incorporated into the active layer structure of PES/PVP composite membranes separately. Their different effects on the morphology and performance of ethylene-ethane separation process were investigated through FTIR-ATR, SEM, and gas permeation analysis. FTIR-ATR analysis was performed to survey the variant carbonyl group-silver cations’ complexes. Also, C=O bonds with various weakness and strength cause to create different complexes between carrier cations and non-saturated gas molecules such as ethylene. Therefore, ethylene/ethane separation quality can be affected by carbonyl bond energy. Structure of PVP active layer beside PES support section were observed through scanning electron microscopy. Pure and mixed gas permeation tests were carried out to verification of FTIR analysis and evaluation of separation quality. FTIR experiment demonstrated that Ag+ cations from AgBF4 salt make stronger complexes among polymer chains than cations of other salt and react with higher numbers of PVP active sites, which means AgBF4 salt distribute more effectively in the active layer structure. Permeation test revealed that AgBF4 salt attract ethylene molecules more effectively than AgNO3 salt, which leads to obtain higher ethylene/ethane selectivity. Finally, the maximum ethylene permeation and selectivity was occurred at maximum molar concentration of AgBF4 (50%) and at maximum operational pressure, which were 9.5 GPU and 43 respectively at mixed gas case. These parameters changed to 15 GPU and 64 at pure gas separation test.
    Keywords: Silver, Composite Membrane, PVP, Ethylene, Facilitated Transport
  • Fatemeh Bibak, Gholamreza Moradi * Pages 43-55
    In this paper, the oxidative desulfurization process has been studied using MoO3/g-C3N4 mechanically synthesized catalyst. At first, Dibenzothiophene (DBT) was selected as the target compound for synthesis of the model oil, and this model was used to optimize operating conditions. Also, H2O2 and acetonitrile were used as oxidant and extract solvents respectively. The effect of molybdenum loading on g-C3N4 and the operating conditions related to the ODS process including temperature, amount of catalyst, H2O2/DBT molar ratio, and time of reaction was investigated using the Box-Behnken (BB) method in experimental design. The maximum efficiency of DBT removal was obtained about 97.7%, at optimum conditions of 70 °C, catalyst content of 0.04 g, H2O2/DBT=8.44, and within 55 min reaction time. Also, the regeneration of the catalyst was evaluated four times, showing yield decreasing 6% for 10% MoO3/g-C3N4. Finally, at optimum conditions, performance of the catalysts in the removal of sulfur compounds of gasoline and gas oil from Oil Refining & and Distribution Company was investigated, and the obtained efficiencies of sulfur removal were 58.35% and 41% respectively. The MoO3/g-C3N4 catalyst was characterized by XRD, FTIR, EDX, FE-SEM, and BET analyses.
    Keywords: Oxidative Desulfurization (ODS), Catalyst, MoO3, g-C3N4, Dibenzothiophene (DBT), Box-Behnken (BB)
  • Ehsan Ghasemi Estahbanati, Mohammadreza Omidkhah *, Abtin Ebadi Amooghin Pages 56-70
    Among the various types of Poly (ether block amides), Pebax1657 shows excellent separation properties for polar or condensable gases such as carbon dioxide in comparison with other light gases. In this research, Pebax1657 as an organic phase and silver nanoparticles as an inorganic phase were considered for preparation of mixed matrix membranes. Moreover, in one side, silver nanoparticles as fillers could enter the polymer chains and enhance the gas permeability by increasing the fractional free volume of membranes. On the other side, partially positively polarized silver nanoparticles beside electron rich parts of PEO segment of the copolymer could increase the CO2 affinity of membranes, which results in increasing the permselectivity of the MMMs for CO2 over CH4 and N2. Also, permeability and selectivity of membranes were studied at different operating temperature and pressures. Moreover, (fabricated) membranes were characterized by FTIR, SEM, and XRD analyses. Obtained results revealed that Ag nanoparticles have decreased the membrane crystallinity and interacted with soft segment of the copolymer, which could enhance transport properties of the polar gases. In addition, the results of gas permeation have shown excellent improvement in permeability and selectivity at temperature of 35 °C and pressure of 10 bar. For the optimum membrane in comparison with the neat one, CO2/CH4 and CO2/N2 selectivities have increased about 112 about 76 % respectively. On the other hand, an increase in the fractional free volume of the neat polymeric matrix has caused to enhance the CO2 permeability up to 141 %.
    Keywords: Mixed Matrix Membranes, CO2 Permeability, Pebax1657 Copolymer, Silver Nanoparticles, Selectivity
  • Mohammad Derafshi, Hossain Rahimpour, Bonab *, Amir Ahmadi Pages 71-83
    Petrophysical rock type is a part of the reservoir that has the same properties such as geological and petrophysical characteristics. Therefore, the relationship between geological and petrophysical units can be useful for understanding the heterogeneity of the reservoir, especially in carbonates, which are highly variable from the pore type and pore throat size radius viewpoints due to the effect of diagenetic processes. The pore type and pore throat size radius as parameters which are relevant to the product of the geologic process (depositional and diagenesis) control the petrophysical properties of the reservoir. Accordingly, these two parameters are the best tools for communicating the geological and petrophysical characteristics of each petrophysical rock unit. In this paper, three methods including flow zone indicator, Winland R35, and discrete rock types (DRT) were used to determine the petrophysical rock type. The results show that the flow zone index outperforms the other methods, although the other two methods can have useful applications. To determine pore type and pore throat size radius in five flow units, which were identified by the flow zone indicator method, the velocity deviation log was used. Moreover, to determine the continuous distribution pore type the velocity deviation log was used. In addition, mercury injection data were employed to measure pore throat size radius. According to the results obtained from this study, the best flow units are in accordance with positive and zero velocity deviations, which have interconnected vuggy and intergranular which are the product of the dissolution (diagenesis) and depositional process. Finally, the results indicate that the reservoir quality of the Fahliyan Formation is affected by the two factors of diagenesis and sedimentation, but in general, diagenesis has the most contribution to determine the all reservoir quality of the formation.
    Keywords: Petrophysical Rock Type, Pore Type, Pore Throat Size Distribution, Velocity Deviation Log, Mercury Injection Data (MICP)
  • Mehrdad Izadi, Mohammad Tabatabaee Ghomi *, Gholamreza Pircheraghi Pages 84-94
    Considering the working conditions of down hole mud motors, enhancing the mechanical and thermal strengths of their elastomeric parts is crucial. Some attempts have been done to increase the motor performance through geometrical changes, but lack of material improvement is significant in previous studies. In this study, NBR/nanoclay composite was prepared through melt intercalation in an internal mixer. In order to evaluate the mud motor performance with regard to down hole working conditions, different mechanical and thermal tests were done. Moreover, tensile test results showed that the stiffness and toughness of prepared composites are increased simultaneously. While, tensile fatigue test results revealed the enhanced fatigue life of NBR/nanoclay composite samples in comparison with neat NBR sample. Dynamic mechanical analysis also showed a decrease in the damping factor, tan δ of composite samples compared to neat elastomer, indicating the less dissipation heat production in each cycle and hence increasing fatigue life of the samples. Based on the results of this study, it is confirmed that the incorporation of right selected nanoclay into NBR matrix offers increased mechanical and thermal strengths and barrier properties over conventional virgin elastomer. Therefore increasing the working life and performance of the motor is achievable through replacing its elastomeric stator lining with the NBR/nanoclay composite.
    Keywords: Down Whole Mud Motors, Nitrile Rubber, Nanoclay, Viscoelastic materials, Nanocomposit
  • Mahdi Tanha Ziyarati, Nader Bahramifar *, Gholamreza Baghmisheh, Habibollah Younessi Pages 95-107
    Particulate matter such as black carbon and soot produced due to incomplete combustion of hydrocarbons is one of the most critical and hazardous sources of air pollution, which can cause fatal diseases. Pars Special Economic Energy Zone is located in southern Iran, close to Naiband National Marine Park in Bushehr Province. Twelve natural gas processing plants and 16 huge petrochemical complexes have been developed in this area. They produce more than 70% of Iranian domestic natural gas and 45% of the petrochemical products. Due to the complexity of the process and possibly the lack of access to the best available technologies, daily more than 11,100 tons of gas are combusted at 60 active flares, which could be one of the main reasons for the release of black carbon and soot.. Due to the importance of the flow and composition of flared gas in estimating particulate matter, in the present study, based on actual process data and field measurements, flow rate and composition were determined and verified. To achieve this purpose, first, all of the control valves on the flare network were recognized and then, the flow rate and composition of the flared gas was calculated based on the equations and correlations of the valves. Finally, the particulate matter emission from the flares was calculated based upon the flared gas flow, composition and existing emission factors. The accuracy of the predicted flow rate was validated using a flowmeter. The actual cumulative measured flaring rates were compared with cumulative model flaring rates. By comparing the calculated cumulative flaring rate against measured values as determined by flow meters, the square of the Pearson correlation coefficient (SPCC) was found to be 0.986, showing high correspondence between measured and predicted values. The accuracy of the predicted composition by the model using gas chromatography indicates a deviation of less than 13% between predicted values and actual values. This point shows the acceptable accuracy of the method on an industrial scale for estimating the total particulate matter emitted from flaring.
    Keywords: Flare, Particulate Matter, Air Pollution, Gas Refinery, Petrochemical
  • Hossein Najafi, Amir Saeedi Dehaghani *, Mohsen Vafaei Sefti Pages 108-120
    One of the major problems in the oil industry is asphaltene adsorption on various surfaces, including the surface of the reservoir rock. The adsorption of asphaltene on the surface of the reservoir›s rock causes wettability change, blockage of cavities and, consequently, reduction of crude oil production. In this study, the addition of inhibitor as an agent to reduce the adsorption of asphaltene has been used. To observe this effect, two inhibitors of coconut diethanol amide and dodecyl benzene sulfonic acid have been used. For statistical analysis and optimization of experiments, Design Expert software and D-Optimal surface design were used. The model results have high creditworthiness. The test design factors included the initial asphaltene formation in the range of 3000-1000 mg.L1-, the weight ratio of asphaltene to the inhibitor 1: 1, 1: 2, 1: 3 and 1: 0 (without inhibitors) and two types inhibitor include Coconut diethanol amide and dodecyl benzyl benzene sulfonic acid. According to the results of the software output, has a 1:2 ratio of the least amount of asphaltene adsorption. Coconut diethanol amide inhibitor also has the greatest effect on reducing asphaltene adsorption. The adsorption range of asphaltene in the absence of an inhibitor is within the range of the initial concentration of asphaltenes between 63/13 and 83/5 mg.g1-, and the addition of inhibitor in the best case can reduce up to 35% adsorption of asphaltenes.
    Keywords: Asphaltene Adsorption, Reservoir Rock, Design Expert, Coconut Diethanol Amide, Dodecyl Benzyl Benzene Sulfonic Acid
  • Maryam Alord, Shahram Sharifnia *, Mona Akbari Pages 121-134
    In this paper, an examination of gas-phase photocatalytic oxidation of n-Hexane into CO2 and H2O using nitrogen modified TiO2 under visible-light is reported. The morphology of photocatalyst samples was characterized through XRD, SEM, XRF, and FTIR analyses, also photooxidized products were identified by GC and FTIR in the gas medium. The SEM analysis resulted that the surface of catalysts did not change significantly by modification. Moreover, results from photocatalytic activity showed that the N-doped TiO2 was able to transform different concentrations of feed into CO2 and H2O under visible-light. A comparison between photocatalytic performances of N-doped TiO2/Visible-light and TiO2/UV showed that the former was more efficient for n-Hexane conversion (93% photocatalytic conversion). Based on the results from FTIR analysis that have proved the formation of some intermediates such as alcohols, aldehydes, ketones, and carboxylic acids, a mechanism study has been done.
    Keywords: Photocatalytic Mineralization, n-Hexane, TiO2, N-doped, Mechanism
  • Nima Maleki, Kazem Motahari * Pages 135-145
    In this paper, the possibility of use of p-Xylylenediamine (PXDA) as a new amine in CO2 absorption process is inspected. Also, data regarding CO2 solubility in PXDA at pressures of 8-500 kPa, concentrations of 2 to 5 mol/L and temperatures of 313 to 353 K were obtained by experiment. The response surface methodology (RSM) was used to model CO2 solubility in amine solution. Moreover, the results illustrated the good accuracy of the mode (R2=0.9708). The 3D charts obtained from the model have shown that CO2 loading has an inverse relation with temperature and concentration and a direct relation with pressure. The simultaneous effect of temperature and pressure on CO2 loading indicates that, at low pressures, an increase in temperature has limited impact on CO2 loading, but at higher pressures, this effect is more pronounced. For ability test of PXDA in absorption of CO2, this solution compares with MEA. Finally, the results indicate that PXDA in both concentrations have more 45% CO2 loading, 44% absorption rate, 50% net cyclic capacity, and about 35% further resistance again oxygen.
    Keywords: P-Xylylenediamine, CO2 Solubility, Absorption Rate, Net Cyclic Capacity, Response Surface Methodology
  • Saba Pajouhan, Afshin Farahbakhsh *, Seyed Mohammad Mehdi Dastgheib Pages 146-153
    In recent years, one of the important advances in the transportation of oil compounds and bitumen application is the use of emulsions. Selection of emulsifier plays a decisive role in the formation of emulsion and its stability. Bioemulsifiers are alternative or complementary to emulsifiers and, in addition to better biodegradability, have less environmental pollution. In this paper, a domestic strain of Bacillus licheniformis was cultured in optimal conditions and the extra-cellular bioemulsifier was separated by a multi-stage process. By preparing mixture adding different values of the bioemulsifier and Stabiram 4582 emulsifier, the exact emulsification process was devised resulting in various emulsion with different values of heavy hydrocarbon and emulsification agent in water by using rotor-stator. According to the Taguchi experimental design method, reduction of viscosity and stability tests have been performed and demonstrated that this bioemulsifier has the ability to produce a stable hydrocarbon in water emulsion. Subsequently, the conditions of emulsion production have been optimized. In optimal conditions (60 % heavy hydrocarbon, 1.32 % emulsifier (90 % bioemulsifier and 10 % chemical emulsifier), and 45 °C temperature), the viscosity of the heavy hydrocarbon decreases significantly (about 98 %), and then remains stable for 96 hours. Finally, the use of this emulsion can reduce the consumption of energy in the preparation of bitumen emulsions and also in the transport pipelines of heavy crude oil and products such as mazut or fuel oil significantly.
    Keywords: Bioemulsifier, Heavy Hydrocarbon in Water Emulsion, Viscosity Reduction, Stability, Bacterial Strain