بررسی آزمایشگاهی و شبیه‌سازی فرآیند میکروفیلتراسیون جریان متقاطع امولسیون نفت ‌در ‌آب با غشای سلولز استات

Abstract

فاضلاب‌های هیدروکربنی و مشکلات زیست‌محیطی آن سبب شده است که نیاز به رسیدگی فوری داشته باشد. از سوی دیگر خالص‌سازی آب جهت استفاده‌های ضروری انگیزه‌ای برای محققان جهت جداسازی این فاضلاب‌ها توسط فرآیند میکروفیلتراسیون در سال‌های اخیر موردتوجه قرارگرفته است. در این مطالعه، جداسازی امولسیون نفت در آب در فرآیند میکروفیلتراسیون توسط غشای سلولز استات به‌صورت آزمایشگاهی و شبیه‌سازی بررسی‌شده است. در بخش آزمایشگاهی، میزان شار تراویده برای آب خالص و امولسیون نفت در ‌آب در فشارهای عملیاتی یکسان و متفاوت به دست آورده شده است. در بخش شبیه‌سازی توسط نرم‌افزار کامسول ورژن 3/5، شار تراویده در حالت‌پایا به کمک قانون دارسی پیش‌بینی‌شده و با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه شده است. مقایسه نتایج نشان داد که مقادیر پیش‌بینی‌شده برای شارش آب هنگام استفاده از خوراک حاوی قطرات نفت در حالت‌پایا، در فشارهای عملیاتی 1 و 2 بار به میزان 15% و 35%، اما برای آب خالص 5% خطا به‌دست‌آمده است. این خطا برای امولسیون نفت در آب می‌تواند ناشی از در نظر نگرفتن ساختار غشا، صرف‌نظر کردن مقاومت‌های گرفتگی داخلی غشا و لایه قطبیدگی غلظتی در معادله دارسی باشد. با حل هم‌زمان معادلات مخلوط، موازنه جرم و قانون دارسی در دامنه محاسباتی، اثر پارامترهای مختلف ازجمله سرعت خوراک ورودی و فشار متوسط بر ضخامت لایه قطبیدگی غلظتی و سرعت‌های خروجی نیز آنالیز شده است. با افزایش سرعت خوراک از 1/0 به 1/1 متر بر ثانیه در شبیه‌سازی، میزان ضخامت لایه قطبیدگی غلظتی 52% کاهش، با افزایش فشار متوسط از 1 به 2 بار، سرعت خروجی جریان تراویده تقریباً 190% افزایش می‌یابد.