عنوان صفحه
فصل یک
مقدمه. ….. 2
فصل دو
اهميت رسوب واكس
2-1- مشکلات رسوب واکس.. 5
2-2- توصيف واكس.. 7
2-2-1 – تبلور واكس.. 7
2-2-2- رسوب واکس(wax deposition) 8
2-3- ماهيت واكس.. 11
2-4- عوامل موثر در تشكيل رسوب واكس.. 19
فصل سه
تئوري هاي واكس
3-1- تئوري هيدروديناميكي واكس.. 24
3-1-1 نفوذ مولكولي.. 25
3-1-2- نفوذ براونين.. 25
3-1-3- پراكندگي برشي.. 26
3-1-4- نشست گرانشي.. 26
3-1-۵- ورقه ورقه شدن رسوبات واكسي.. 27
3-2- مدل ديناميكي رسوب.. 27
3-3- رسوب پارافين در سيستم هاي جريان تكفازي.. 29
3-4- رسوب پارافین در سیستم های جریان چند فازي.. 30
3-4-1-اثر ترکیب سیال.. 32
3-4-2- اثر الگوی جریان.. 32
3-5- مروري بر روش هاي ته نشيني واكس.. 34
3-5-1- معرفي مدل ريگ، رايدال و رونينگسن.. 34
3-5-2- مدل متزين(Matzain) 37
3-5-3- مدل هيدرو(Hydro) 40
3-5-4- مدل دانشگاه ميشيگان(University of Michigan Model) 42
3-6- شبيه سازي واكس توسط نرم افزار الگا(OLGA) 43
3-7- پارامترهاي واكس.. 44
فصل چهار
تئوری های مختلف تعادل ترموديناميکی رسوب واکس
4-1- تعادل فازی.. 48
4-2- بررسي ترموديناميكي تشكيل رسوبات واكس.. 53
4-2-1 مدل ليرا-گالنا.. 54
4-2-2-مدل اريكسون.. 55
4-2-3-مدل پدرسن و مدل هاي تصحيح شده ي آن.. 55
4-2-4-مدل وُن.. 56
4-2-5-مدل كوتينيو.. 56
4-3-بررسي تفصيلي مدل هاي ارائه شده.. 57
4-4- ترمودینامیک تعادل بخار،مایع و جامد.. 64
فصل پنج
پيشينه ي تحقيق
مقدمه.. 67
5-1- پيشينه ي تحقيق.. 67
فصل شش
انجام كار
مقدمه.. 74
6-1-مدل وُون(Won’s model) 74
6-1-1-فرضيات مدل وُن.. 74
6-2- توصيف مدل وون(وون 1986).. 75
6-3-مدل پدرسن(Pedersen ) 80
6-3-1- مفروضات مدل پدرسن.. 82
6-3-2- توصيف مدل پدرسن.. 83
6-4- محاسبات جداسازي آني سه فازي.. 86
6-5- ارائه الگوريتم.. 88
6-5-1- محاسبات جداسازي آني دو فازي.. 88
6-5-2 مقادير حدس اوليه ي …… 89
6-5-3- محاسبات جداسازي آني دو فازي با استفاده از مدل وون 90
6-5-4- محاسبات جداسازي آني 3 فازي.. 91
6-5-5- محاسبات تعادل سه فازي.. 95
6-6- اصلاح مدل وون.. 96
6-6-1- مفروضات مدل اصلاح شده.. 97
6-6-2- مدل اصلاح شده وون.. 98
6-6-3- روش حل برای استفاده از مدل اصلاح شده وون.. 103
6-7- محاسبات ديناميكي مدل ارائه شده.. 104
6-7-1-تغییر متغیر.. 114
6-8- مشخصه هپتان.. 116
6-8-1- ضريب شكست نور.. 117
6-8-2-ثابت گرانروی ثقلي.. 118
6-8-3- روش رياضي-دابرت جهت تعيين مشخصه هپتان در محاسبات جداسازي آني سه فازی 119
6-8-4-خواص بحراني و ضريب بي مركزي.. 121
6-9- بررسی اثر حضور آب بر دمای تشکیل واکس.. 123
6-9-1-شرح برنامه نویسی.. 124
فصل هفت
نتایج
7-1- بهینه سازی مدل وُون.. 129
7-2- پیش بینی محاسبات حاصل از جداسازي آني سه فازی.. 137
7-3- شرح نتايج بررسي اثر حضور آب بر روي دماي تشكيل واكس.. 142
7-4- نتایج حاصل از مدلسازی دینامیکی جریان.. 148
فصل هشت
نتیجه گیری و پیشنهادات
8-1- نتیجه گیری.. 155
پیشنهادات……………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 158
فهرست منابع.. 160
پیوست ها
پیوست (1)……………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 172
پیوست (2)……………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 175
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول 2-1: خواص فيزيكي و شيميايي واكس هاي پارافيني-ميكروكريستال و پترولاتوم، 10
جدول 2-2: تركيب درصد و خواص گروه هاي تشكيل دهنده واكس.. 14
جدول 2-3 :نقاط شناخته شده و تعريف شده در گذار فازهاي مواد نفتي 22
جدول 6-1: ثابت هاي معادله ي 6-22.. 82
جدول 7-1: تركيب اجزاء نفت.. 130
جدول 7-2: اجزاء نفت استفاده شده در جداسازي آني سه فازی.. 138
جدول 7-3: جدول 1: نفت شماره 2 هوآن کوآن و همکاران... 141
جدول 7-4: دمای تجربی تشکیل واکس برای [(1-x)nC14+xnC16]... 143
جدول 7-5: نتایج مدل جدیدبر مبنای محاسبه ضرایب فعالیت NRTL برای فاز مایع و UNIQUAC برای فاز جامد(16C–14C).. 144
جدول 7-6: دمای تجربی تشکیل واکس برای[(1-x)nC14+xnC15]... 145
جدول 7-7: نتایج مدل جدیدبر مبنای محاسبه ضرایب فعالیت NRTL برای فاز مایع و UNIQUAC برای فاز جامد(15C–14C).. 145
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شكل 2-1- شدت رسوب واكس.. 6
شكل 2-2- نمونه هاي مولكول هاي تشكيل دهنده واكس.. 13
شكل 2-3- نحوه تشخيص دماي تشكيل.. 15
شكل 2-4- نمودار فازي دما-فشار براي رسوب واكس محاسبه شده توسط نرم افزار WAXModel 16
شکل 2-5- نمودار فشار-دما-ترکیب برای یک نمونه رسوب واکس، محاسبه شده توسط نرم افزار WAXModel،.. 17
شكل 2-6- يك نمونه از نمودار فازي نفت كه ممكن است انواع انتقال فازها را تجربه كند.. 21
شکل 4-1- اختلاف پتانسيل شيميايي جزء خالص i. 49
شكل 4-2- دسته بندي مدلهاي ترسيب واكس.. 54
شكل 4-3- مدل چند جامدي ارائه شده توسط ليرا گالنا و فيروزآبادي 58
شكل 6-1- تعادل جامد-مايع در مدل وون.. 75
شكل 6-2- تعادل جامد-مايع پدرسن.. 83
شكل 6-3- جداسازي آني 3 فازي.. 86
شکل 6-4- حلالیت food grade wax در حلال.. 115
شكل 6-5- مشكل تجميع كردن.. 117
شکل 6-6- میزان کیفی سه فاز در حال تعادل در فرآیند تشکیل واکس 124
شكل 7-1- درصد واكس رسوب كرده بر حسب تابعيت دما براي نفت سيستمA 131
شكل7-2-مقايسه ميزان درصد واكس براي سيستم A حاصل از مدل اصلاح شده و مدل هاي ديگر.. 132
شكل 7-3- ميزان درصد واكس نفت B بر حسب دما.. 133
شكل 7-4- مقايسه ميزان درصد واكس نفت B از مدل هاي مختلف.. 134
شكل 7-5- ميزان درصد رسوب در دما هاي مختلف براي نفت سيستم C 135
شكل 7-6- مقايسه درصد رسوب واكس نفت C بر حسب دما براي مدل هاي مختلف 136
شکل 7-7- مقایسه پیش بینی حاصل از معادلات حالت PR و SRK.. 139
شکل 7-8- مقایسه پیش بینی حاصل از معادلات PR و ER.. 140
شکل 7-9- محاسبات میزان واکس رسوب کرده و فازهای موجود بر حسب دما 142
شکل 7-10-تغییرات در دمای تشکیل واکس با کسر مولی گلیکول در فاز آبی در کسرهای مولی مختلف C14برای حداکثر آب در نظر گرفته شده در کنار فاز آلی 146
شکل 7-11-تغییرات در دمای تشکیل واکس بر حسب میزان فاز آبی برای کسر مولی های مختلف C14 در فاز آلی (این اختلاف دما، اختلاف دمای تشکیل واکس در شرایط معلوم و حداقل حضور فاز آبی است.).. 147
شکل7-12-تغییرات در حلالیت گلیکول در فاز آلی نسبت به میزان حداقل فاز آبی بر حسب مقدار فاز آبی برای کسر مولی های مختلف C14 در فاز آلی 148
شکل7-13-میزان نهایی آلفا(aspect ratio) برای کریستال های واکس در لایه ژل رسوب کرده به عنوان تابعی از شدت جریان و دمای دیواره.. 149
شکل7-14-تأثیرات دما بر روی ضخامت لایه رسوب برای540 Re=، نتایج مدلسازی در مقابل داده های آزمایشگاهی سینگ و همکاران.. 150
شکل7-15-تأثیر نرخ جریان بر روی ضخامت لایه برای دمای دیواره 3/8 سانتی گراد، نتایج مدلسازی در مقابل داده های آزمایشگاهی سینگ و همکاران 150
شکل7-16-تأثیر نرخ جریان بر روی ضخامت لایه برای دمای دیواره 3/8 سانتی گراد، نتایج مدلسازی در مقابل داده های آزمایشگاهی سینگ و همکاران 151
شکل 7-17-مقادیر آلفا برای دماهای مختلف دیواره جهت بهینه سازی نتایج کار حاضر 152
شکل7-18-نتایج مدلسازی پس از انجام بهینه سازی مقادیر آلفا و در نظر گرفتن انتقال حرارت با محیط.. 153
فهرست نشانه هاي اختصاري
ضریب انتقال حرارت کلی |
U |
مایع |
L |
غلظت مولي |
C |
بخار |
V |
كسر محيط تر شده |
Swet |
جامد |
S |
جرم مولكولي جزء واكس i |
MWi |
توده مایع |
b |
درجه حرارت بحرانی |
Tc |
ترکیب جزء مایع |
x |
دمای میانگین سیال |
Tm |
خوراک |
F |
درجه حرارت |
T |
ترکیب جزء بخار |
y |
دمای جوش |
Tb |
ترکیب جزء جامد |
s |
دماي نقطه ذوب |
نسبت تعادل(ارزش K) |
K |
|
ميزان ماندگي مايع |
E |
زمان |
t |
غلظت واكس درون محلول |
Ww |
ضریب شکست نور |
Ri |
حجم مولار |
v |
عدد ناسلت |
Nu |
ضریب نفوذ وایک و چانگ |
Dow |
عدد رینولدز |
Re |
ضریب نفوذ مؤثر |
De |
عدد گراشف |
Gr |
ضريب نفوذ |
D |
ضریب هدایت گرمایی |
Ke |
شعاع داخلي بعد از رسوب |
dw |
ضریب انتقال حرارت |
hi |
سرعت نفت |
vo |
جرم ویژه |
SG |
فوگاسيته ي جزء i |
fi |
ثابت نرخ رسوب برشي |
K* |
ثابت جهانی گازها |
R |
|
|
سطح موجود براي رسوب |
A |
|
|
عدد گراتز |
Gz |
|
|
نشانه های یونانی |
|
|
|
آنتالپي نقطه ذوب |
|
|
|
ظرفيت گرمايي ذوب |
|
|
|
تغییرات حجم |
|
|
|
ضریب فعالیت |
γ |
|
|
کسر حجمی جزء i |
|
|
|
پارامتر حلاليت |
|
|
|
ضريب فوگاسيته |
|
|
|
ضخامت لايه واکس |
δ |
|
|
چگالي متوسط واكس |
mρ |
|
|
تخلخل واكس |
|
|
|
چگالي نفت |
oρ |
|
|
لزجت نفت |
|
|
|
پتانسيل شيميايي خالص |
|
|
|
عدد پای |
|
|
