بررسی عملکرد اکسیدهای فلزی نانو ساختار کبالت و آهن برای جلوگیری از رسوب آسفالتین نفت خام سنگین

هدف از این مطالعه، بررسی روش جدید تلفیق امواج مافوق صوت در فرکانس های متفاوف با نانوذرات اکسید کبالت و اکسید آهن در کاهش میزان آسفالتین و ویسکوزیته سینماتیک نفت خام سنگین است. در ابتدا، نفت خام مورد مطالعه در دمای ثابت C˚ ۲۰ تحت تابش امواج مافوق صوت در حالت تک فرکانس و چند فرکانس قرار گرفت. در مرحله بعد، چیدمان مبدل های پیزوالکتریک و دمای انجام آزمایش ها بهینه گردید. در نهایت، تاثیر امواج مافوق صوت و نانوذره Co۲O۳ و همچنین، نانوذره مغناطیسی γ-Fe۲O۳ در یک میدان مغناطیسی ثابت مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز SEM نشان داد که نانوذره اکسید کبالت و اکسید آهن هر دو دارای مورفولوژی تقریبا کروی شکل و متوسط اندازه به ترتیب nm ۵۰ و nm ۴۰-۲۰ می باشند. نتایج نشان داد که تابش امواج مافوق صوت با فرکانس kHz ۲۵ در زمان بهینه min ۱۰ و دمای ثابت C˚ ۲۰، میزان آسفالتین را از ۵۲/۱۳% به ۶۵/۷% و ویسکوزیته سینماتیک را از cSt ۲/۸۷ به cSt ۷/۶۵ کاهش می دهد. تلفیق امواج مافوق صوت در فرکانس های kHz ۲۵ و MHz ۷/۱عملکرد بهتری در کاهش میزان این دو پارامتر نسبت به حالت تک فرکانس (kHz ۲۵) نشان داد. در شرایط بهینه (دمای C˚ ۵۰، زمان پرتودهی min ۱۰ و غلظت .wt% ۴/۰ از هر دو نانوذره)، میزان آسفالتین نفت خام تقریبا کاهشی مشابه با ۶۱% برای هر دو نانوذره به نمایش گذاشت. درحالی که تحت شرایط فوق و در حضور میدان مغناطیسی ثابت با نانوذره مغناطیسی γ-Fe۲O۳، این میزان کاهش به ۶۳% رسید. در گذشته مطالعاتی در مورد تاثیر امواج مافوق صوت و روش های دیگر بر نفت های خام مختلف انجام گرفته، اما نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان داد که استفاده از تلفیق امواج مافوق صوت در فرکانس های مختلف و تزریق نانوذره مغناطیسی می تواند به طور قابل ملاحظه ای میزان آسفالتین و ویسکوزیته نفت خام سنگین را کاهش دهد.

Keywords:

heavy oil , Ultrasonic waves , Magnetic Nanoparticle , Asphaltene , Kinematic Viscosity