امولسیفایر، منعقدکننده و لخته ساز چیست و چه نقشی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی دارند؟

صنعت نفت و پتروشیمی به دلیل ترکیبات امولسیونی پایدار، ذرات کلوئیدی و آلودگی‌ها با چالش‌هایی در جداسازی فازها روبرو است. این مشکلات در کلیه مراحل از استخراج تا فرآوری، انتقال و تصفیه می تواند باعث کاهش راندمان تولید و افزایش هزینه‌های عملیاتی شود. به همین دلیل استفاده از افزودنی‌های خاص مانند امولسیفایرها، منعقدکننده‌ها و لخته‌سازها نقش مهمی در بخش‌های مختلف این صنعت دارد. امولسیفایرها به پایداری و کنترل فازهای روغن-آب یا آب-روغن کمک می‌کنند. منعقدکننده‌ها با خنثی‌سازی بار ذرات، ساختار پایدار آن‌ها را می‌شکنند تا با استفاده از لخته‌سازها و ایجاد توده‌های بزرگ، فرایند ته‌نشینی و جداسازی آن‌ها راحت‌تر انجام گیرد. برای آشنایی بیشتر با این فرایند، در این مطلب به بررسی کامل نقش مواد امولسیفایر، منعقدکننده و لخته‌ساز در صنعت نفت و پتروشیمی می‌پردازیم.

همچنین بخوانید:

♣ ترکیبات ضد خوردگی | انواع، کاربردها و مزایای استفاده در صنایع مختلف

♣ آنتی اسکالانت و کاربرد آن در صنعت نفت و گاز

کاربرد امولسیفایرها در صنعت نفت و پتروشیمی

امولسیفایرها (Emulsifiers) موادی هستند که به مخلوط شدن دو مایع غیر قابل اختلاط مانند روغن و آب کمک می‌کنند. در صنعت نفت دو نوع امولسیفایر اولیه و ثانویه وجود دارد که در رفع مشکلات عملیاتی و بهبود کارآیی فرایندها نقش مهمی دارند.

امولسیفایر اولیه، مولکول‌هایی شامل گروه‌های قطبی هستند که با هر دو فاز روغن و آب بر هم کنش مناسبی دارند و امولسیون‌های پایداری ایجاد می‌کنند. این دسته با کاهش تعامل فازهای روغن و آب بیشتر در سیالات حفاری پایه روغن یا دیزل به‌کار می‌روند. این امولسیفایر به‌عنوان عامل ژل‌کننده و پایدار کننده سیال در کنترل فیلتراسیون و حفظ پایداری دما نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

امولسیفایر ثانویه، دسته‌ای از افزودنی‌ها هستند که گروه‌های قطبی یا غیر قطبی کمتری نسبت به امولسیفایر اولیه دارند. به همین جهت معمولا همراه با دسته اول و به‌عنوان تقویت‌کننده عملکرد و کمک به پایداری و دوام امولسیون در طول فرایند به‌کار می‌روند و به حفظ پایداری دما و کنترل فیلتراسیون HTHP کمک می‌کنند. به‌دلیل عملکرد بسیار مناسب این دسته امولسیفایر در محدوده دمایی وسیع، از آن‌ها در تنظیم ویسکوزیته و فیلتراسیون در شرایط مختلف عملیاتی نیز استفاده می‌شود.

در صنعت نفت، امولسیفایرهای اولیه برای شرایط عملیاتی که ایجاد سریع و تاثیرگذاری بالای امولسیون اولویت است، مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما امولسیفایرهای ثانویه در مواقعی که حفظ پایداری امولسیون در طول زمان و تحمل شرایط عملیاتی مانند دما، فشار بالا و PH  متغیر اهمیت دارد، به‌عنوان تقویت کننده عملکرد امولسیفایر نوع اول به‌کار می‌رود.

با توجه به این موارد مهم‌ترین موارد استفاده امولسیفایرها در بخش‌های مختلف صنعت نفت و پتروشیمی به شرح زیر است:

1. سیالات حفاری

سیالات حفاری که به آن‌ها گل حفاری (Drilling Mud) نیز گفته می‌شود، برای خنک‌کاری و روان کردن مته، انتقال برش‌ها به سطح و حفظ فشار در چاه مورد استفاده قرار می‌گیرند. امولسیفایرها نقش مهمی در ایجاد امولسیفایرهای پایدار آب-روغن و روغن-آب در این سیالات دارند. در امولسیون نوع اول، ذرات روغن در فاز پیوسته آب پراکنده هستند. افزودن امولسیفایر به سیالات حفاری با این ساختار به عدم ترکیب ذرات روغن کمک می کند و در نتیجه پایداری امولسیون را در طول فرایند حفاری حفظ می‌کند.

اما امولسیون نوع دوم، ذرات آب در فاز پیوسته روغن پراکنده هستند. این امولسیون‌ها خواص روان‌سازی بهتری دارند که برای حفاری برخی از سنگ‌ها بسیار ضروری است. امولسیفایر در این حالت با کمک به حفظ یکپارچگی امولسیون روغن-آب مانع از ادغام ذرات آب و شکست امولسیون می‌شود.

2. بهبود بازیابی نفت (EOR)

EOR روشی مهم در استخراج نفت اضافی از مخازن پس از اتمام روش بازیابی اولیه و ثانویه است. در این فرایند با افزودن سورفکتانت به مخزن به عنوان امولسیفایر، کشش سطحی بین نفت و سنگ را کاهش می‌دهند. در نتیجه، جریان یافتن نفت از بین سنگ‌های متخلخل، راحت‌تر و استخراج آن ساده‌تر می‌شود. این موضوع مقدار نفت قابل بازیابی از یک مخزن را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد. همچنین، امولسیفایرها با ایجاد امولسیون پایدار، نفت را از منافذ سنگ جابجا کرده و فرایند بازیابی آن‌را بهبود می‌بخشند.

3. اسیدکاری و شکست هیدرولیکی

در فرایند اسیدکاری با تزریق اسید به چاه نفت، سنگ را حل می‌کنند تا نفوذپذیری مخزن افزایش پیدا کند. شکست هیدرولیکی نیز عملیاتی شامل تزریق سیال تحت فشار بالا برای ایجاد ترک در سنگ و آسان‌تر کردن جریان نفت است. با افزودن امولسیفایر به سیال مورد استفاده در اسیدکاری، از واکنش بیش از اندازه سریع آن با سنگ جلوگیری می‌کنند. این کار مانع حل شدن نامنظم سنگ شده و اثربخشی عملیات اسیدکاری را بیشتر می‌کند. در فرایند شکست هیدرولیکی نیز امولسیفایرها با کاهش اصطکاک بین سیال و دیواره چاه، پمپاژ سیال را آسان‌تر کرده و انرژی مورد استفاده برای فرایند را کاهش می‌دهند.

4. انتقال از طریق خط لوله

نفت خام معمولا حاوی آب و ناخالصی‌هایی است که می‌توانند با انسداد خطوط لوله و حتی خوردگی در طول زمان، مانع انتقال سریع آن شوند. با استفاده از امولسیفایرها، آب در فاز نفت پراکنده شده و یک امولسیون پایدار را تشکیل می‌دهد که جریان آن در لوله را بهتر می‌کند. علاوه بر این امولسیفایرها با کاهش ویسکوزیته نفت خام، به حرکت روان‌تر آن در خطوط لوله کمک می‌کنند. این موضوع انرژی مورد نیاز برای پمپاژ نفت را کاهش داده و راندمان فرایند انتقال را بهبود می‌دهد.

5. تمیز کردن چاه

بعد از حفاری یا تولید نفت، دیواره چاه از ذرات جامد، نفت و سایر آلودگی‌ها پوشانده می‌شود. با اضافه کردن امولسیفایرها به سیالات مورد استفاده برای پاکسازی چاه، آلاینده‌ها تجزیه و حذف آن‌ها ساده‌تر می‌شود. همچنین، امولسیفایرها با ایجاد امولسیون‌های پایدار کمک می‌کنند تا آلاینده‌ها از روی دیواره چاه جدا و به سطح منتقل شوند که در نتیجه آن مشکلاتی مانند انسداد و خوردگی کاهش پیدا می‌کند.

همچنین بخوانید:

♣ رسوبزدایی از چاه نفت و گاز | لزوم حذف رسوب از خطوط لوله های صنعتی

♣ فناوری های نوین زنگ زدایی | از ژل های زنگبر تا بخار فوق داغ

کاربرد منعقدکننده‌ها و لخته‌سازها در صنعت نفت و پتروشیمی

منعقدکننده‌ها یا کواگالانت‌ها (Coagulants) به همراه لخته‌سازها یا فلوکولانت‌ها (Flocculants) دو گروه مواد شیمیایی مکمل هستند که برای از بین بردن ساختار پایدار ذرات و همچنین یکی کردن ذرات ریز در سیالات صنعتی به‌کار می‌روند. منعقدکننده‌ها معمولا نمک‌های فلزی آلومینیوم و آهن یا مواد با بار مثبت هستند که با خنثی کردن بار سطحی ذرات کلوئیدی، ساختار پایدار آن‌ها را از بین می‌برند. در نقطه مقابل لخته‌سازها، پلیمرهای با زنجیره بلند هستند که بعد از مرحله انعقاد، ذرات را به توده های حجیم و قابل ته‌نشینی تبدیل می‌کنند. ترکیب این دو عملکرد نقش مهمی در فرایندهای مختلف نفت از نمک‌زدایی تا تصفیه پساب پتروشیمی دارد.

جداسازی آب از نفت خام

نفت خام موجود در مخزن همراه آب، نمک و آلاینده‌های کلوئیدی است. این مواد امولسیون‌های پایداری را ایجاد می‌کنند که حتی در دماهای بالا یا تحت نیروی مکانیکی نیز به‌راحتی شکسته نمی‌شوند. برای رفع این مشکل در واحدهای نمک‌زدایی، با استفاده از منعقدکننده‌ها، بار سطحی ذرات آب را خنثی می‌کنند و امولسیون را به حالت ناپایدار در می‌آورند. سپس با کمک لخته‌سازها و ایجاد اتصال بین ذرات، توده‌های بزرگی را تشکیل می‌دهند تا سرعت ته‌نشینی الاینده‌ها افزایش پیدا کند. در نتیجه علاوه بر افزایش کیفیت نفت خام و بهبود راندمان واحدهای پایین دستی، از خوردگی تجهیزات و لوله‌های انتقال نفت خام نیز جلوگیری می‌شود.

تصفیه پساب‌های نفتی و پتروشیمی

پساب‌های صنعتی حاوی روغن آزاد، روغن امولسیونی، ذرات معلق، ترکیبات آلی و فلزات سنگین هستند که حذف آن‌ها بدون استفاده از منعقدکننده و لخته‌ساز امکان پذیر نیست. بنابراین ابتدا با افزودن منعقدکننده، ساختار پایدار کلوئیدها را از بین می‌برند، سپس لخته‌سازها توده‌های بزرگ و قابل ته‌نشینی را ایجاد می‌کنند که با استفاده از فیلترهای پیشرفته در واحدهای فرایندی به‌راحتی قابل جداسازی هستند. این عملکرد علاوه بر سازگار کردن فرایند با استانداردهای زیست محیطی، امکان بازگرداندن پساب به سیستم را نیز فراهم می‌کند.

مدیریت لجن‌های نفتی و رسوبات مخزن

لجن یا اسلج‌های نفتی شامل مخلوط پیچیده‌ای از آب، روغن و ذرات جامد هستند که جداسازی آن‌ها بدون استفاده از مواد شیمیایی مناسب، بسیار دشوار است. افزودن لخته‌ساز به فرایند مدیریت لجن‌های نفتی باعث تجمع ذرات و تسهیل فرایند آبگیری می‌شود. همچنین منعقدکننده نیز فرایند خشک کردن و کاهش حجم لجن را تسریع می‌کنند. این فعالیت تاثیر مستقیمی بر کاهش هزینه‌های حمل و نقل، دفع لجن های نفتی و بازیافت آن دارد.

کلام آخر:

امولسیفایرها، منعقدکننده‌ها و لخته‌سازها سه افزودنی مهم در مدیریت و حذف روغن های امولسیونی و پسماندهای چرب از پساب صنعتی و کنترل آلاینده‌ها در صنعت نفت و پتروشیمی محسوب می‌شوند. امولسیفایرها با کنترل ساختار امولسیون در سیالات حفاری و عملیات فراوری، بازده عملیات استخراج نفت را بهبود می‌دهند. منعقدکننده‌ها و لخته‌سازها نیز فرایند مدیریت لجن های نفتی و پتروشیمی و تصفیه پساب‌ها را تسریع می‌بخشند. استفاده صحیح از این مواد برای کاهش هزینه‌های عملیاتی، حفاظت از خوردگی تجهیزات و افزایش سطح بهره‌وری در صنعت نفت و پتروشیمی ضروری است. صنایع آرال شیمی، با ارائه انواع حلال های نفتی مانند حلال 040 و حلال 050، می تواند کلیه اسلج های نفتی و روغن های امولسیونی را از سطوح از بین ببرد.