تم انجاز رسالة الماجستير للطالب واثق كريم صالح أحمد في قسم الهندسة الكيمياوي عن بحثه الموسوم ” كسر استحلاب النفط الخام باستخدام تقنية التسخين بالمايكرويف واستخدام الاضافات العضوية والمحاليل الايونية “وبأشراف ا.م .د سوسن عبد مسلم محمد وتألفت لجنة المناقشة برئاسة أ. م . د ودود طاهر محمد وعضوية كل من أ. م. د خالد عجمي سكر, أ.م . د حسن فرهود مكي.
وتلخص بحثه بما يلي :
تمثل مشكلة الاستحلاب النفطي احدى التحديات التي تواجه الصناعة النفطية لما تحدثه من أضرار جسيمه بدءا من عملية الاستخراج ولغاية المراحل النهائية لعملية التكرير حيث تتنوع هذي المشاكل بدءا من مشاكل الصدأ لمعدات الاستخراج مرورا بتأكل الانابيب الناقلة وانتهاءا بتضرر وحدات التكرير من خلال الترسب الاملاح الذائبة وبالتالي قلة كفاءة المبادلات الحرارية وتسمم العامل المساعد اضافة لذلك فان وجود الماء في النفط على شكل مستحلب يؤدي الى قله اسعار النفط في الاسواق العالمية لذلك تنصب كل الجهود على التخلص من المستحلب النفطي مبكرا ومتى ما امكن ذلك
يعني هذا البحث بإيجاد كواسر استحلاب صديقة للبيئة وفي نفس الوقت ذات فعالية عالية تضاهي كواسر الاستحلاب الاجنبية المستوردة حيث تم اختبار وفحص مواد كيمياوية ممكن اعادة تدويرها واستخدامها مره اخرى حيث تم اختبار مجموعه من المحاليل الايونية (Ionic Liquids) التي تستخدم لأول مره في العراق خاصة ككواسر استحلاب حيث تعتبر هذي المحاليل الايونية من الثورات العلمية في مجال المحاليل و المذيبات لما لهذي المواد من خواص مميزه وفريده تتمثل بضغطها البخاري الواطئ جدا وانها تكون ذائبة في درجة حرارة الغرفة على عكس المحاليل الايونية التقليدية . اضافه للمحاليل الأيونية تم تصنيع واختبار كواسر استحلاب قابله لتحلل الذاتي . تم اختبار الطریقة الكیمیاویة مع طریقة التسخین الحراري لكسر استحلاب ثلاث أنواع من النفوط الخام العراقية) نفط خانة وكركوك والبصرة). حیث تم استخدام تقنیة التسخین بالمایكرویف كطریقة كسر استحلاب حراري لخواصھا الممیزة حیث تعتبر ھذه التقنیة من التقنیات الواعدة والحدیثة التي تتمیز بالكفاءة والسرعة بالإضافة إلى إنھا تقنیة صدیقة للبیئة. حیث كان المحتوى المائي الابتدائي لهذه المستحلبات هو 30%,15%,8%))
إن التجارب التي أجريت على ماده البولي استر القابل للتحلل (BPE ) المصنعة داخل مختبر القسم قد أظهرت نسب فصل عالية لمستحلبات نفط خانه الثلاث حيث كانت هذه النسب8% , 80%,88%) ,7) لـ (30%, 15%,(8% على التوالي. بينما لوحظ إن كفاءه فصل البولي استر لمستحلبات كركوك والبصرة كانت اقل مما سجل لمستحلبات نفط خانه حيث كانت نسب الفصل بالنسبة لنفط كركوك (65% for 30%,52% for 15%, 41%for 8% ) بينما كانت
النسب الفصل لمستحبات نفط البصرة هي الأقل حيث كانت على النحو التالي (50% for 30%,41% for 15% 35% for 8% )
إضافة لما تقدم , تم اختبار سبع محاليل أيونيه ككواسر استحلاب جديده حيث كانت هذه المحاليل الأيونية مقسمه إلى مجموعتين رئيسيتين اعتمادا على نوع الجذر الموجب هما مجموعه (ammonium) ومجموعة (imidazolium (. اما بالنسبة للمجموعة الاولى كان اداء مجموعة جذر الامونيوم ممثلا بمادة (TOMAC) عاليا لجميع انواع الاستحلاب وفي كلتا الحالتين باستخدام التسخين بالمايكرويف وفي درجة حرارة الغرفة . فالتجارب التي اجريت على مستحلب نفط خانه باستخدام هذه المادة اظهرت عدم الحاجة لاستخدام التسخين حيث تم الحصول على نسبة فصل تام (100%) لكل نسب المحتوى المائي الثلاث وبجرعة اقل من (50 ppm )
اما بالنسية لمستحلبات نفط كركوك وباستخدام التسخين فقد كانت نتاائج الفصل تتراوح (99%-100% )لجميع الجرعات وبوقت سريع حيث تبين ان المقادر المثلى ككواسر استحلاب هي (50, 100 , 150 ppm for 30%,15%,8%)
اما عند اختبار هذا الحلول الايوني (TOMAC ) في درجة حرارة الغرفة لنفط كركوك فقد كانت نتاائج الفصل تتراوح (95%-100% ) وبوقت (180) دقيقة للمستحلب ذو المحتوى المائي (30%) اما مستحلبات المحتوى المائي (15%, 8% ) فلقد تطلبت وقت فصل اطول للوصول للنفس نسب الفصل
بينما كانت نسبه الفصل الاعلى عند اختبار هذه المادة ككاسر استحلاب لنفط البصرة مع استخدام التسخين هي (98% ) باستخدام جرعة مقدارها (500 ppm) بينما كانت نسبة الفصل الاقل للمستحلب ذو (8% ) محتوى ىمائي اما اداء (TOMAC ) في درجة حرارة الغرفة لمستحلب البصرة فقد كان مقبولا للجرعات الكبيره حيث بلغت نسبة الفصل (98%) وبجرعة (500ppm) وبزمن فصل بلغ (300) دقيقة
أما بالنسبة للمجموعة الأولى فلقد أظهرت الاختبارات إن الإداء الأعلى كان للمحلول الأيوني (1-octyl- 3 -methylimidazolium trifluoromethanesulfonate) حيث وصلت نسب الفصل إلى (99% for 30% , 96% for 15% 92% for 8% ) بجرعه مقدارها 500 ppmلمستحلب نفط خانة بينما كانت نسب كسر استحلاب نفطي كركوك والبصرة و باستخدام نفس الظروف وبنفس مقدار الجرعة كانت اقل.
ومن خلال إجراء تجارب كسر الاستحلاب على المواد المفردة مثل المذيبات العضوية والكحولات إضافة لاستخدام بعض المواد المنشطة للسطوح (surfactants ) بمفردها نبين إن إداء هذه المواد لم يكن بالمستوى المطلوب .بينما أظهرت الخلطات المُعده داخل المختبر (D1,D2,D3,D4 ) نسب فصل متفاوتة حيث كانت احسن نتيجة فصل مسجله هي للخليط D1 وبلغت (50 % ) لمستحل نفط خانه (NK) ذو المحتوى المائي الابتدائي (30% ).
ان حسابات حاجز الاندماج ( Coalescence Barrier ) التي اجريت لتقييم اداء هذا المحلول الايوني (TOMAC) وكذلك نتائج الاختبارات اظهرت القدرة العالية لهذه المادة لتكون الاكثر فعالية من المواد التي تضمنتها هذه الدراسة حيث يعتبر الافضل من جميع المواد المستخدمة ليس فقط لقدرته على كسر الاستحلاب بل ايضا بسبب رخص ثمنه
وتلخص بحثه بما يلي :
تمثل مشكلة الاستحلاب النفطي احدى التحديات التي تواجه الصناعة النفطية لما تحدثه من أضرار جسيمه بدءا من عملية الاستخراج ولغاية المراحل النهائية لعملية التكرير حيث تتنوع هذي المشاكل بدءا من مشاكل الصدأ لمعدات الاستخراج مرورا بتأكل الانابيب الناقلة وانتهاءا بتضرر وحدات التكرير من خلال الترسب الاملاح الذائبة وبالتالي قلة كفاءة المبادلات الحرارية وتسمم العامل المساعد اضافة لذلك فان وجود الماء في النفط على شكل مستحلب يؤدي الى قله اسعار النفط في الاسواق العالمية لذلك تنصب كل الجهود على التخلص من المستحلب النفطي مبكرا ومتى ما امكن ذلك
يعني هذا البحث بإيجاد كواسر استحلاب صديقة للبيئة وفي نفس الوقت ذات فعالية عالية تضاهي كواسر الاستحلاب الاجنبية المستوردة حيث تم اختبار وفحص مواد كيمياوية ممكن اعادة تدويرها واستخدامها مره اخرى حيث تم اختبار مجموعه من المحاليل الايونية (Ionic Liquids) التي تستخدم لأول مره في العراق خاصة ككواسر استحلاب حيث تعتبر هذي المحاليل الايونية من الثورات العلمية في مجال المحاليل و المذيبات لما لهذي المواد من خواص مميزه وفريده تتمثل بضغطها البخاري الواطئ جدا وانها تكون ذائبة في درجة حرارة الغرفة على عكس المحاليل الايونية التقليدية . اضافه للمحاليل الأيونية تم تصنيع واختبار كواسر استحلاب قابله لتحلل الذاتي . تم اختبار الطریقة الكیمیاویة مع طریقة التسخین الحراري لكسر استحلاب ثلاث أنواع من النفوط الخام العراقية) نفط خانة وكركوك والبصرة). حیث تم استخدام تقنیة التسخین بالمایكرویف كطریقة كسر استحلاب حراري لخواصھا الممیزة حیث تعتبر ھذه التقنیة من التقنیات الواعدة والحدیثة التي تتمیز بالكفاءة والسرعة بالإضافة إلى إنھا تقنیة صدیقة للبیئة. حیث كان المحتوى المائي الابتدائي لهذه المستحلبات هو 30%,15%,8%))
إن التجارب التي أجريت على ماده البولي استر القابل للتحلل (BPE ) المصنعة داخل مختبر القسم قد أظهرت نسب فصل عالية لمستحلبات نفط خانه الثلاث حيث كانت هذه النسب8% , 80%,88%) ,7) لـ (30%, 15%,(8% على التوالي. بينما لوحظ إن كفاءه فصل البولي استر لمستحلبات كركوك والبصرة كانت اقل مما سجل لمستحلبات نفط خانه حيث كانت نسب الفصل بالنسبة لنفط كركوك (65% for 30%,52% for 15%, 41%for 8% ) بينما كانت
النسب الفصل لمستحبات نفط البصرة هي الأقل حيث كانت على النحو التالي (50% for 30%,41% for 15% 35% for 8% )
إضافة لما تقدم , تم اختبار سبع محاليل أيونيه ككواسر استحلاب جديده حيث كانت هذه المحاليل الأيونية مقسمه إلى مجموعتين رئيسيتين اعتمادا على نوع الجذر الموجب هما مجموعه (ammonium) ومجموعة (imidazolium (. اما بالنسبة للمجموعة الاولى كان اداء مجموعة جذر الامونيوم ممثلا بمادة (TOMAC) عاليا لجميع انواع الاستحلاب وفي كلتا الحالتين باستخدام التسخين بالمايكرويف وفي درجة حرارة الغرفة . فالتجارب التي اجريت على مستحلب نفط خانه باستخدام هذه المادة اظهرت عدم الحاجة لاستخدام التسخين حيث تم الحصول على نسبة فصل تام (100%) لكل نسب المحتوى المائي الثلاث وبجرعة اقل من (50 ppm )
اما بالنسية لمستحلبات نفط كركوك وباستخدام التسخين فقد كانت نتاائج الفصل تتراوح (99%-100% )لجميع الجرعات وبوقت سريع حيث تبين ان المقادر المثلى ككواسر استحلاب هي (50, 100 , 150 ppm for 30%,15%,8%)
اما عند اختبار هذا الحلول الايوني (TOMAC ) في درجة حرارة الغرفة لنفط كركوك فقد كانت نتاائج الفصل تتراوح (95%-100% ) وبوقت (180) دقيقة للمستحلب ذو المحتوى المائي (30%) اما مستحلبات المحتوى المائي (15%, 8% ) فلقد تطلبت وقت فصل اطول للوصول للنفس نسب الفصل
بينما كانت نسبه الفصل الاعلى عند اختبار هذه المادة ككاسر استحلاب لنفط البصرة مع استخدام التسخين هي (98% ) باستخدام جرعة مقدارها (500 ppm) بينما كانت نسبة الفصل الاقل للمستحلب ذو (8% ) محتوى ىمائي اما اداء (TOMAC ) في درجة حرارة الغرفة لمستحلب البصرة فقد كان مقبولا للجرعات الكبيره حيث بلغت نسبة الفصل (98%) وبجرعة (500ppm) وبزمن فصل بلغ (300) دقيقة
أما بالنسبة للمجموعة الأولى فلقد أظهرت الاختبارات إن الإداء الأعلى كان للمحلول الأيوني (1-octyl- 3 -methylimidazolium trifluoromethanesulfonate) حيث وصلت نسب الفصل إلى (99% for 30% , 96% for 15% 92% for 8% ) بجرعه مقدارها 500 ppmلمستحلب نفط خانة بينما كانت نسب كسر استحلاب نفطي كركوك والبصرة و باستخدام نفس الظروف وبنفس مقدار الجرعة كانت اقل.
ومن خلال إجراء تجارب كسر الاستحلاب على المواد المفردة مثل المذيبات العضوية والكحولات إضافة لاستخدام بعض المواد المنشطة للسطوح (surfactants ) بمفردها نبين إن إداء هذه المواد لم يكن بالمستوى المطلوب .بينما أظهرت الخلطات المُعده داخل المختبر (D1,D2,D3,D4 ) نسب فصل متفاوتة حيث كانت احسن نتيجة فصل مسجله هي للخليط D1 وبلغت (50 % ) لمستحل نفط خانه (NK) ذو المحتوى المائي الابتدائي (30% ).
ان حسابات حاجز الاندماج ( Coalescence Barrier ) التي اجريت لتقييم اداء هذا المحلول الايوني (TOMAC) وكذلك نتائج الاختبارات اظهرت القدرة العالية لهذه المادة لتكون الاكثر فعالية من المواد التي تضمنتها هذه الدراسة حيث يعتبر الافضل من جميع المواد المستخدمة ليس فقط لقدرته على كسر الاستحلاب بل ايضا بسبب رخص ثمنه
