مطالعه تجربي (آزمايشگاهي) برهمكنش قطره نفتي با حباب گازي در محيط آبي

كارشناسي ارشد

برهمكنش قطره نفتي و حباب گازي در محيط آبي به‌عنوان يكي از پايه‌اي‌ترين و مهم‌ترين زير فرآيندهاي سيستم جداسازي نفت از آب، نقش مؤثري در راندمان و طراحي اين فرآيند دارد. در طول اين فرآيند قطرات نفتي و حباب‌ها با انواع پديده‌هايي ازجمله برخورد، جدايش، تركيب شدن و ائتلاف روبرو مي‌شوند. شناخت كامل و مناسب از اين پديده‌ها باعث طراحي درست و بهينه براي رسيدن به نقطه نهايي فرآيند ايجاد مي‌كند. براي مطالعه جوانب مختلف اين برهمكنش، آزمايشي طراحي گرديد كه در آن صورت‌مسئله، پارامترهاي پايه‌اي ازجمله نوع سيال، محيط آبي، اندازه حباب و قطره، زاويه برخورد و كشش‌هاي بين سطحي (كه در برخورد حباب گازي به قطره نفتي يكي از مهمترين عوامل منجر به ائتلاف است) استخراج شد سپس خروجي‌هاي مسئله شامل نسبت اندازه حباب به قطره، زاويه برخورد، محدوده زمان برخورد و سرعت نسبي برخورد و تأثيرات آن‌ها در ماحصل برهمكنش، معين گرديد. ازاين‌رو پس از شناسايي تجهيزات مورد نياز جهت انجام آزمايش ، دستگاه آزمايشگاهي طراحي و ساخته شد. در اين پژوهش با به‌كارگيري نازل‌هاي 7 ميكروني براي روغن سيليكوني و 375 ميكروني براي حباب گازي به‌صورت عمودي و روبه روي‌هم، با تنظيم فاصله دو نازل توسط جابه‌جاگر خطي دقيق و سپس تزريق سيال از ميكرو پمپ سرنگي، قطرهاي متفاوتي بين 300 تا 1600 ميكرون توليد گرديد و مشاهده شد كه براي انجام ائتلاف قطره روغني با حباب گازي علاوه بر مهم بودن اندازه حباب، نسبت قطر حباب به قطره نيز بسيار مهم است. طبق مشاهدات محدوده انجام فرآيند ائتلاف براي قطرهاي كمتر از 1500 ميكرون حباب با نسبت قطر كمتر از 1 مشخص گرديد. همچنين براي برهمكنش‌هاي منجر به ائتلاف، محدوده زاويه برخورد 150 تا 160 درجه محاسبه شد. به‌طور خلاصه نحوه فرآيند ائتلاف به اين صورت مشاهده گرديد: نزديك شدن حباب گازي به قطره روغني؛ تخليه فيلم بينابيني؛ چسبيدن سطح حباب به سطح قطره روغني؛ افزايش اندازه سطح مشترك؛ پخش روغن بر روي حباب؛ تشكيل تركيب واحد و حركت حباب به سمت بالا. واژه‌هاي كليدي: قطره روغني، حباب هوا، مطالعه آزمايشگاهي، جريان سه مؤلفه‌اي، پخش و تر شوندگي، محيط آبي

191527

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي - نفت و گاز

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور - دكتر غلامرضا شهرياري