آنتی اسکالانت و کاربرد آن در صنعت نفت و گاز

در چاه‌های استخراج نفت، لوله‌های انتقال و تجهیزات فرایندی به دلیل شرایط متغیر عملیاتی و ترکیب شیمیایی سیالات خطر انتقال رسوب مواد معدنی وجود دارد. تشکیل رسوب در تجهیزاتی مانند برج تقطیر، مبدل حرارتی، سیستم‌های اسمز معکوس و واحدهای نمک‌زدایی می‌تواند ضمن افت عملکرد آن‌ها حتی باعث از کار افتادن کل فرایند شود. هر چند فرایند پاکسازی آلودگی‌ها یا رسوبات یکی از فعالیت‌های نگهداری معمول در تجهیزات این صنعت است. اما جلوگیری از تشکیل رسوب با افزودن مواد شیمیایی به نام آنتی اسکالانت روشی اقتصادی‌تر و موثرتر به‌حساب می‌آید. در مطلب پیش‌رو، بعد از بررسی کاربرد انواع آنتی اسکالانت‌ در نفت و گاز، بهترین مواد برای جلوگیری از ایجاد رسوب‌ها و رسوب زدایی در تجهیزات نفتی را معرفی می‌کنیم.

همچنین بخوانید:

♣ رسوب زدایی از تجهیزات صنعتی؛ معرفی، روش ها و انواع آن

♣ جرمگیر صنعتی | مزایا و موارد کاربرد

آنتی اسکالانت چیست؟

آنتی اسکالانت (Antiscalant) مواد شیمیایی هستند که برای جلوگیری از تشکیل رسوب در تجهیزات مختلف صنعتی استفاده می‌شوند. مواد معدنی محلول کلسیم، منیزیم و سیلیس از مهم‌ترین رسوب‌های تشکیل شده روی تجهیزات فرایندی مانند لوله‌ها، مبدل‌های حرارتی، برج‌های تقطیر، دیگ بخار هستندantiscalant که به مرور زمان عملکرد و راندمان فرایند را با اختلال مواجه می‌کنند. عدم کنترل تشکیل این رسوبات می‌تواند باعث توقف فعالیت تجهیزات و ایجاد خسارت به کل عملیات شود. آنتی اسکالانت‌ها در صنایع مختلفی مانند تصفیه آب و فاضلاب، غذایی، دارویی و هر فعالیتی که از آب یا سیالات حاوی املاح معدنی در فرایندهای تولید محصولات خود استفاده می‌کند، کاربرد دارند.

کاربرد آنتی اسکالانت در صنعت نفت و گاز

آنتی‌اسکالانت‌ها در صنعت نفت و گاز برای جلوگیری از ایجاد رسوب در تجهیزات مرتبط با فرایندهای استفاده‌کننده از آب املاح‌دار یا آب شور کاربرد دارد. استفاده از این مواد باعث افزایش عمر تجهیزات فرایندی، پیشگیری از رسوب در خطوط لوله، گرفتگی و انسداد، کاهش هزینه‌های تعمیرات و نگهداری و بهبود راندمان عملیات می‌شود.

آنتی اسکالانت‌ها در بخش‌های مختلفی از صنعت نفت و گاز استفاده می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر است:

الف) چاه‌های نفت و گاز

آب همراه نفت معمولا مقادیر بالایی مواد معدنی محلول مانند کلسیم، منیزیم، سولفات و باریم دارد. حین استخراج نفت و گاز برای افزایش برداشت و حفظ فشار مخزن، آب تزریقی نیز به چاه‌ها اضافه می‌شود. اختلاط این آب‌ها تحت فشار و دمای بالای عملیات یا تغییر PH با تاثیر بر کاهش میزان حلالیت مواد معدنی محلول، باعث ته‌نشینی آن‌ها و ایجاد رسوب در لوله‌های انتقال، پمپ‌ها، شیرهای ایمنی، فیلترهای ورودی، مبدل‌های حرارتی و مخزن می‌شوند. تجمع این رسوبات علاوه بر افزایش هزینه نگهداری بابت از بین بردن آن‌ها، به مرور زمان عملکرد تجهیزات را دچار مشکل می‌کند. با کاربرد آنتی اسکالانت در چاه‌های نفت در نقاطی مانند ورودی و جریان آب تزریقی می‌توان از تشکیل این رسوبات جلوگیری کرد.

« مطالعه بیشتر: رسوبزدایی از چاه نفت و گاز | لزوم حذف رسوب از خطوط لوله های صنعتی »

ب) برج‌های تقطیر

در فرایند  تقطیر نفت خام، ناخالصی‌ها یا مواد معدنی محلول در آب داخل سیستم‌های بخار و خنک‌کننده‌ها ناخالصی‌ها تحت حرارت بالا و کاهش فشار در بخش‌های مختلف ته‌نشین می‌شوند. استفاده از آنتی اسکالانت همراه آب با مهار رشد تشکیل رسوب حین عملیات، مواد معدنی را در حالت محلول نگاه می‌دارد. به این شکل هزینه‌های شست و شو و نگهداری تجهیزات کاهش یافته و با رفع احتمال انسداد یا توقف ناگهانی سیستم، عملکرد آن در حالت مطلوب حفظ می‌شود.

ج) مبدل‌های حرارتی

اگر آب یا بخار داخل مبدل‌های حرارتی مورد استفاده در واحدهای فرایندی نفت و گاز حاوی یون‌های معدنی باشد، به‌دلیل تغییرات دمایی و کاهش حلالیت، املاح دچار رسوب می‌شود. این ته‌نشینی املاح داخل لوله‌های مبدل عامل اصلی گرفتگی، افت راندمان حرارتی و آسیب به آن است. در صورت استفاده از آنتی‌اسکالانت در تزریق آب ورودی به مبدل، این محلول با یون‌های رسوب‌زا اتصال برقرار کرده و رشد کریستال رسوب را کنترل می‌کند.

“در صورت تمایل، مقاله رسوب زدایی مبدل های حرارتی؛ انواع روش و کاربرد آن ها را مطالعه فرمایید”

د) سیستم‌های تصفیه آب اسمز معکوس

در پالایشگاه‌ها، آب شور یا آب دریا برای استفاده در فرایند از طریق سیستم‌های مختلف مانند اسمز معکوس تصفیه می‌شود. آب ورودی به این واحدها معمولا املاح محلول معدنی بسیار زیادی دارد. بعد از عبور تحت فشار از سیستم، پشت ممبران یا فیلتر جمع می‌شوند. افزایش غلظت این املاح به مرور زمان رسوباتی را روی فیلتر ایجاد می‌کند که در نهایت عامل اصلی انسداد ممبران و توقف عملکرد سیستم است. استفاده از آنتی اسکالانت در پالایشگاه‌ها با غلظت مشخص علاوه بر جلوگیری از تشکیل رسوب، عمر مفید ممبران را نیز افزایش می‌دهد.

کاربرد آنتی اسکالانت در سیستم‌های تصفیه آب مورد استفاده در واحدهای نمک‌زدایی مخصوص شیرین‌سازی نفت خام هم با حفظ کیفیت آب و جلوگیری از تشکیل رسوب، به پایداری عملیات کمک می‌کند.

“در صورت تمایل، مقاله سیستم RO | گندزدایی و کنترل رشد میکروارگانیسم ها را مطالعه فرمایید”

انواع آنتی اسکالانت ها:

آنتی‌اسکالانت‌ها از طریق تاخیر در فرایند کریستاله شدن مواد معدنی، پراکنده کردن ذرات و تغییر شکل و اندازه بلورهای کریستالی مانع رسوب آن‌‌ها می‌شوند. در طی این عملیات مواد معدنی محلول بدون ته‌نشین شدن به شکل معلق داخل سیال باقی می‌مانند. انتخاب بهترین آنتی اسکالانت به ترکیب مواد محلول در آب یا سیال مورد استفاده در سیستم و تجهیزات دارد. مهم‌ترین انواع  این مواد شیمیایی به شرح زیر هستند:

• آنتی اسکالانت‌ فسفوناته

این نوع، برای مهار ترکیب رسوب‌زای کربنات و مقابله با رسوبات سولفاتی بسیار موثر است. انواع فسفوناته در غلظت‌های پایین هم عمل می‌کند و سازگاری خوبی با سیستم‌های مختلف صنعتی در نفت و گاز دارند. اما با توجه به توانایی پایین آن‌ها در پراکنده نگاه داشتن ذرات معلق برای آب با املاح بسیار بالا مناسب نیستند. در صنعت نفت و گاز از انواع فسفوناته برای جلوگیری از تشکیل رسوب در خطوط انتقال و مبدل‌های حرارتی برج‌های تقطیر یا چاه‌های نفت استفاده می‌شود.

• آنتی اسکالانت پلیمری

بیشترین تاثیر و کاربرد انواع پلیمری در جلوگیری از تشکیل رسوب‌های پیچیده و همزمان کلسیم، سیلیکا یا سولفات است. این مواد بر پایه پلیمرهای اکریلیک، مالئات یا کربوکسیلات هستند. آن ها از طریق سه مکانیسم تغییر شکل کریستال، مهار تشکیل کریستال و پراکنده‌سازی ذرات ریز و یون‌های رسوب‌زا عمل می‌کنند. عملکرد بالا در آب‌های دارای املاح بالا، قابلیت استفاده در PH‌های مختلف و خاصیت پراکندگی قوی ذرات، این دسته را به‌عنوان یک آنتی اسکالانت قوی‌تر نسبت به نوع فسفوناته معرفی می‌کند. البته انواع پلیمری در دماهای بالا بسیار حساس هستند و توجه به مقدار مناسب آن برای دریافت نتیجه بهتر ضروری است. این دسته نیز با توجه به ترکیب سیال جریان یافته در تجهیزات، برای جلوگیری از تشکیل رسوب در آب‌های تزریقی به چاه نفت، مبدل‌های حرارتی، سیستم‌های اسمز معکوس، خطوط لوله و برج‌های تقطیر استفاده می‌شوند.

• آنتی اسکالانت ترکیبی

نوع ترکیبی، نسل پیشرفته آنتی اسکالانت هستند که از ترکیب فسفونات‌ها، پلیمرها و برخی افزودنی‌های خاص تشکیل می‌شوند. به همین دلیل عملکرد بسیار بالایی در برابر انواع رسوب‌های مختلف دارند. سازگاری مناسب در برابر شرایط عملیاتی متغیر، پایداری بالا در حضور مواد خورنده شیمیایی و استفاده از مکانسیم‌های مهار کریستال، تغییر شکل کریستال و پراکندگی ذرات در جلوگیری از تشکیل رسوب از ویژگی‌های اصلی این دسته است. از آنتی اسکالانت‌های ترکیبی در نقاط حساس فرایند نفت و گاز و سیستم‌های دارای ترکیبات شیمیایی پیچیده و متغیر استفاده می‌شود. واحدهای اسمز معکوس، نمک‌زدایی، مبدل‌ها و بویلرها، خطوط لوله و آب تزریقی به چاه مهم‌ترین بخش‌های مصرفی انواع پلیمری هستند.

بهترین راهکار جلوگیری از تشکیل رسوب و حذف جرم در صنعت نفت و گاز

شرایط پیچده دما و فشار در صنعت نفت و گاز و ترکیبات سنگین موجود در فرایندهای عملیاتی کنترل و جلوگیری از تشکیل رسوب بسیار اهمیت دارد. با این حال در بسیاری موارد استفاده از آنتی اسکالانت، تنها راه حل اصلی نیست. زیرا حذف برخی رسوبات معدنی که قبلا تشکیل شده‌اند یا چربی‌های آلی و روغنی نیز باید مورد توجه قرار گیرد. به همین دلیل برای حفظ عملکرد سیستم‌های در بهترین حالت ممکن، استفاده ترکیبی از آنتی اسکالانت، چربی‌زدا و جرم‌گیرهای صنعتی در غلظت‌های مشخص بر حسب مورد برای پاکسازی تجهیزات و جلوگیری از تشکیل رسوب ضروری است.

کلام آخر:

باید توجه داشت که آنتی اسکالانت‌ها بر رسوبات معدنی قدیمی موجود در تجهیزات تاثیری ندارند. بلکه از آن‌ها برای جلوگیری از تشکیل رسوبات جدید استفاده می‌شود. بنابراین برای پاکسازی شیمیایی تجهیزات و سیستم‌ها از رسوبات قدیمی یا چربی‌ها لازم است سایر ترکیبات تخصصی را استفاده کنیم. اما نحوه انتخاب مناسب‌ترین نوع و غلظت مورد نیاز بسته به میزان رسوب و ترکیب شیمیایی سیال دارد. صنایع آرال شیمی تولید کننده تخصصی در تولید انواع رسوبزداهای صنعتی و آنتی اسکالانت ها است. محصولات دسکالین، دسکالین 201 و دسکالین 202 برای رسوب زدایی بکار می روند. قبل از نیاز به اسیدشویی، استفاده از آنتی اسکالانت دسکال مکس، در ابتدا به ساکن از ایحاد رسوب جلوگیری می کند.