بررسی آزمایشگاهی تصفیه لجن نفتی با روش اکسیداسیون کاتالیزوری آب فوق بحرانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران - پردیش دانشکده های فنی - دانشکده کاسپین

2 دانشگاه تهران – پردیس دانشکده‌های فنی – دانشکده فنی کاسپین

چکیده

نفت منبع مهم انرژی در دنیا به شمار می‌آید و هنوز هم هیچ منبع انرژی مناسب، در دسترس و قابل اطمینانی جایگزین آن نشده است. نفت خام با وجود تمام مزایا، دارای پتانسیل بالایی برای آسیب به محیط زیست است. لجن‌های نفتی مهمترین پسماند صنعت نفت است که به علت ترکیبات متنوعی که در آن وجود دارد، به عنوان یک ماده آلی پیچیده و خطرناک شناخته می‌شود و در بسیاری از کشورها جزو پسماندهای ویژه و خطرناک محسوب می‌شود که با استفاده از فناوری‌های موثر نظیر استفاده از سیالات فوق بحرانی، پیرولیز، سانتریفوژ و ... بازیافت می‌گردد.
در این تحقیق، لجن نفتی در راکتور اکسیداسیون هیدروترمال به همراه کاتالیزور پتاس و آب دیونیزه، قرار گرفته تا فرآیند اکسیداسیون صورت بپذیرد. راکتور قابلیت تحمل شرایط دما و فشار بحرانی آب را دارد. سه عامل دما با محدوده 320 تا 380درجه سانتیگراد، زمان واکنش 30 الی 600 ثانیه و نسبت وزنی کاتالیزور به لجن نفتی0 الی 0,05 به عنوان متغیرهای واکنش بررسی شده و پاسخ‌ آزمون در آزمایش، COD آب باقی مانده از اکسیداسیون برحسب ppm است . با توجه به نتایج بازده حذف COD در محدوده 70,3 الی 92,2 درصد می‌باشد . بازده 92,2 % در دمای 380C و زمان اقامت 600 ثانیه و نسبت جرمی کاتالیست به خوراک اولیه 0,05 به عنوان بیشترین بازده و بازده 70,3 % در دمای 320C و زمان اقامت 30 ثانیه و نسبت جرمی کاتالیزور به خوراک اولیه 0 به عنوان کمترین بازده می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] AkhavanSepahi A., Dejban G., Emami M. and Nakhoda A., “Isolation and characterization of crude oil degrading Bacillus spp,” Iran J. Environ Health Sci. Eng., Vol. 5, No. 3, pp.149-154, 2008.
 
[2] - هادی زارعی، قاسمعلی عمرانی، پروین ثابت اقلیدی. (1391). «تدوین استراتژی مدیریت پسماند در پالایشگاه‌های نفت و گاز» تهران، سومین همایش ملی مدیریت پساب و پسماند در صنایع نفت و انرژی، صفحه 9
 
[3] - نوید ناشراحکامی، مرتضی نیک روان، سلدا ابوذری. (۱۳۹1).« تثبیت ‎‎و‎‎ جامد ‎سازی‎‎ خاکستر‎‎ حاصل‎‎ از ‎‎سوزاندن ‎‎لجن ‎‎تصفیه خانه‎‎ پساب‎‎ پتروشیمی ‎‎فجر‎‎ با ‎‎استفاده ‎‎از‎ ‎سیمان ‎‎به ‎‎عنوان یک‎‎ روش‎‎ برای ‎‎دفع ‎‎آن » ، اولین کنفرانس و نمایشگاه بین المللی صنعت سیمان، انرژی و محیط زیست، صفحه 2.
 
[4]–Lehr, J.,2002 Handbook of Complex Environmental Remediation Problems, McGraw – Hill, USA.
 
[5] - محمدرضا رضایی. (1380) . «زمین شناسی نفت»، تهران، نشر علوی، چاپ اول، صفحه 33 .
 
[6]-Diaz-Ramirez I., Ramirez-Saad H., Gutierrez-Rojas M. and Favela-Torres., “Biodegradation of Maya crudeoil fractions by bacterial strains and a defined mixed culture isolated from Cyperus laxusrhizsphere soil in acontaminated site,” .J. Microbiol., Vol. 49, pp. 755-461, 2003
 
[7] -Mrayyan, B., and Battikhi, M.N., 2005. “Biodegradation of total organic carbon (TOC) in Jordanian petroleum sludge”. J. Hazard. Mater. 120, pp. 127–134.
 
[8] - حامد سرگزی، سعید گیتی پور،  حسن بنی اسدی. (1396). «ارزیابی روش‌های مدیریت لجن نفتی از دیدگاه بازیابی انرژی»، تهران، چهارمین کنفرانس بین المللی برنامه ریزی و مدیریت محیط زیست، صفحه 1
 
[9] -Das, S., Kuppanan, N., Channashettar, V. A., & Lal, B. (2018). “Remediation of oily sludge-and oil-contaminated soil from petroleum industry: recent developments and future prospects. In Advances in Soil Microbiology: Recent Trends and Future Prospects”pp. 165-177). Springer, Singapore.
 
[10] -Kriipsalu, M, Marques, M and Maastik, A., 2008, "Characterization of Oily Sludge froma Wastewater Treatment PlantFlocculation–Flotation unit in a Petroleum Refinery and its Treatment Implications ", J Mater Cycles Waste Manag, Vol.10, pp. 79–86.
 
[11] - فرزاد نژاد بهادری. (1395). «بازیافت و ارتقا لجن نفتی به وسیله نانو ذرات»، پروپوزال دکتری، صفحه 5
 
[12] –Mishra, S., Lal, B., Jyot, J., Rajan, S., Khanna, S., and Kuhad, R., 1999. “In situ bioremediationof oily sludge contaminated land using oilzapper”. Hazardous and Industrial Wastes: Proceedings of Mid-Atlanic Industrial Waste Conference, pp. 177–186.
 
[13] -Hu, G., J. Li, and G. Zeng, “Recent development in the treatment of oily sludge from petroleum industry: Areview”. Journal of Hazardous Materials, 2013. 261: p. 470-490.
 
[14]–Van Oudenhoven, J.A.C.M., Cooper, G.R., Cricchi, G., Gineste, J., Potzl, P., and Martin, D.E., 1995. “Oil Refinery Waste, Disposal Methods and Costs 1993 Survey”. Conservation of Clean Air and Water in Europe (CONCAWE), Brussels, pp. 1–39.
 
[15] – J, Liu., Y, Zhang., K, Peng., X, Zhao., Y, Xiong., X, Huang. (2021). “A review of the interfacial stability mechanism of aging oily sludge: Heavy components, inorganic particles, and their synergism”.  Journal of Hazardous Materials, 415, 125624
 
[16] - فرهاد کاویانی، فرهاد سلیمی، سرور صادقی. (1397). «بازیافت سوخت مایع از لجن‌های نفتی و تصفیه مواد جامد آلوده به مواد نفتی به روش بیولوژیکی و شیمیایی و مقایسه نتایج دو روش»، دومین کنفرانس سالانه شیمی، پتروشیمی، نفت و گاز، صفحه 2 .
 
[17] –Hu, G., Feng, H., He, P., Li, J., Hewage, K., Sadiq, R., “Comparative life-cycle assessment of traditional and emerging oily sludge treatment approaches”. Journal of Cleaner Production, 2020, Volume 251, 119594.
 
[18] –Liang, J., Zhao, L., Hou, W., 2017. “Solid effect in chemical cleaning treatment of oily sludge.Colloid. Surface. A” 522, 38–42.
[19]–Kiss, A. A. “Advanced Distillation Technologies: Design,Control and Applications”. John Wiley & Sons. 2014.
 
[20]–Seyyed. S. Ahmadpanah, M.N. Lotfallahi, A. Haghighi, “Iranian ChemicalEngineering Journal” 5-22 (2006) 53-68.
 
[21] –Hosseinpour M, Fatemi S, Ahmadi SJ. “Deuterium tracing study of unsaturated aliphaticshydrogenation by supercritical water in upgrading heavy oil. Part II:Hydrogen donating capacity of water in the presence of iron (III) oxide Nano catalyst”.J Supercritical Fluids 2016,11,75–82.
 
[22] - میلاد اهدایی، ریاض خراط، سروش زرین زرین آبادی،. (1388). «مطالعات آزمایشگاهی کاهش میزان آلودگی لجن‌های نفتی و مدلسازی آن با استفاده از سیال فوق بحرانی»، اسلامشهر، همایش ملی مهندسی شیمی، صفحه2
 
[23] –P. Kritzer, “An assessment of supercritical water oxidation (SCWO) Existing problems, possible solutions and new reactor concepts”, Chemical Engineering Journal, 83, pp. 207-214, 2001.
 
[24]–Furimsky, E. “Hydroprocessing in aqueous phase”. Ind. Eng. Chem. Res. 2013, 52, 17695–17713.
 
[25]–M.A. Paradowska, “Tailored chemical oxidation techniques for theabatement of biotoxic organic wastewater pollutants: An experimental study”,PhD thesis, RoviraiVirgili University, 2004.
 
[26] –Cui, B., Liu, S., Cui, F., Jing, G., Liu, X., 2011. “Lumped kinetics for supercritical water oxidationof oily sludge”. Process. Saf. Environ89, 198–203.
 
[27] –N. Akiya, P.E. Savage, “Roles of water for chemical reactions in high-temperature water”, Chem. Rev. 102 (2002) 2725–2750.
 
[28] –A. Kruse, E. Dinjus, “Hot compressed water as reaction medium and reactant: properties and synthesis reactions”, J. Supercrit. Fluids. 39 (2007) 362–380.
 
[29] – X. Zhang, P.E. Savage, “Fast catalytic oxidation of phenol in supercritical water”, Catal. Today. 40 (1998) 333–342.
 
[30]-سید شایان سیف، امید توکلی. (1392) . «تولید هیدروژن از بیومس به روش گازی سازی با آب فوق بحرانی»، اصفهان، اولین همایش ملی هیدروژن، صفحه 4 .
 
[31] – Mill. T., Hendry. D. G., "Kinetics and Mechanisms of Free Radical Oxidation ofAlkanes and Olefins in The Liquid Phase". In: Tipper C., Ed. ComprehensiveChemical Kinetics. Vol., 16. Amsterdam: Elsevier. 1–83.
 
[32] –Sijie Zhang, Zhonghua Zhang, Rui Zhao, Junjie Gu, Jie Liu, Banu Örmeci, Jinli Zhang, “A Review of Challenges and Recent Progress in Supercritical Water Oxidation of Wastewater”, The Journal of Chemical Engineering Communications (2016).
 
[33] –T. Liu, T. Yu, G. Gao, X. Sun, F. Chong, X. Zhang, C. Qu, “Research progress of supercritical water oxidation technology for oily sludge treatment”, 6th International Conference on Energy Science and Applied Technology, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 804 (2021).
 
[34] –J. R. Portela, J. Sa´nchez, J. Lopez, E. Nebot, and E. J. Martı´nez de la Ossa, “Hydrothermal Oxidation of Oily Wastes: An Alternative to Conventional Treatment Methods”, Eng. Life. Sci.3 2003.