استخلاص الحديد والنحاس من المياه المنتجة من الحقول النفطية (شرقي بغداد وغرب القرنة 2) باستخدام عملية الاستخلاص الكهربائي

الباحث

ضامن كرم مخلف

المشرف

عقيل ضاهر صبحي - رمزي صيهود حميد

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة المعادن

الشهادة

دكتوراه

السنة

2021

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Electrowinning;Produced water;Iron and copper recovery;Oil fields

تمثل المياه المنتجة أكبر كمية من النفايات في عملية إنتاج النفط والغاز. حيث تحتوي على كميات كبيرة من المعادن الثقيلة والملوثات التي يمكن أن يكون لها آثار سلبية على البيئة وكذلك على الاقتصاد. ركزت هذه الدراسة على معالجة المياه المنتجة وفصل المعادن منها في وقت لاحق. وتم جمع عينات من حقول نفط شرقي بغداد وغرب القرنة/2. وقد تم اختيار العينات المأخوذة من حقل نفط شرق بغداد لهذه الدراسة لاحتوائة على تراكيز عالية من المعادن الثقيلة والملوثات مقارنة مع حقل غرب القرنة -2 النفطي. في هذا العملء تم تطبيق طرق التخثر الكهربائي والامتزاز كطرق صديقة للبيئة لاستخراج المعادن الثقيلة من العينات المأخوذة من حقل نفط شرقي بغداد. تم تحضير المواد الممتزة والتي تتضمن كاما الومينا (و4120-/) والسيليكا المعدلة (SiOz) وتمييز خصائصها بأستخدام حيود الاشعة السينية (XRD) وقياس مساحة السطح ¢ تحويل فورييه للطيف بالأشعة تحت الحمراء (FTIR) المجهر الإلكتروني الماسح(51131)، وتحليل aaa الحبيبات(1.01)،: مجهر القوة الذرية (AFM) وتم ايضا قياس نقطة الشحنة الصفرية(270) التي تعتبر إحدى المؤشرات الأكثر أهمية La’ يتعلق بالخصائص الكيميائية al gall الممتزة، لابد من تحديد هذة النقطة لتعزيز كفاءة المواد الممتزة. تم تقييم كفاءة إزالة المعادن باستخدام جرعات مختلفة من المواد المازة وزمن تلامس وقيم مختلفة للرقم الهيدروجيني (pH) تم أجراء الاستخلاص الكهربائي للنحاس والحديد بعد ازالة المعادن من المواد الممتزة باستخدام قطب النحاس كقطب كاثودي واقطاب الانود كانت من الفولاذ المقاوم للصدأ والالمنيوم في درجة حرارة الغرفة .تم استخدم المجهر الالكتروني الماسح-مطيافية تشتت الطاقة (SEM-EDS) لتوصيف الطبقة المترسبة للنحاس والحديد بعد عملية الاستخلاص الكهربائي. وأشارت نتائج طريقة التخثر الكهربائي الى فشل إزالة المعادن من المياه المنتجة باستخدام أقطاب الحديد - الحديد والالمنيوم - الالمنيوم بسبب ارتفاع كمية الملوثات ALLA للذوبان في الماء المصاحب للنفط, وبينت نتائج الامتزاز أن كفاءة الإزالة قد زادت مع زيادة جرعة الامتزاز ووقت الامتزاز ووصلت كفاءة الازالة الى 99.9/ عند 60 دقيقة باستخدام السيلكا المعدلة (SiOz) و 9 باستخدام كاما الومينا (y-A1,03) عند 90 دقيقة، على التوالي عند الرقم الهيدروجيني 7 . في هذه الدراسة, قد تم أجراء فحص aga الدائرة المفتوحة (OCP) وجهد المجهاد الساكن لفحص سلوك اقطاب الانود المتضمنة قطب الألومنيوم و الفولاذ المقاوم للصدأ (3161) في محلول الازالة للمعادن من الممتزات في درجة حرارة الغرفة. وأظهرت نتائج OCP أن age قطب الألومنيوم كانت أعلى من SY gill المقاوم للصدأ (.3161) . وكانت هذه النتائج تتفق مع النتائج التي تم الحصول عليها من الاستقطاب الساكن. ولوحظ أن أنود الألومنيوم كان مقاومة أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ (316L) بين فحص 5121-151105 ان أعلى نقاوة للنحاس هي 92.9 و 92.7 باستخدام انود الألومنيوم النقي والفولاذ المقاوم للصدأ (316L) على التوالي، في وقت ترسيب 4 ساعات. بينما كانت قيم نقاوة الحديد هي 77.6 و 69.1 باستخدام انود الألومنيوم النقي SY silly المقاوم للصدأ (3161)على التوالي، في وقت ترسيب 4 ساعات. وكانت أعلى قيم للكفاءة الحالية هي(32.4/ و 129.5( في حين كانت القيم الاقل لاستهلاك الطاقة المحددة هي(0.8 و 0.85 كيلوواط. ساعة/ كيلوغرام) للاستخلاص الكهربائي للنحاس باستخدام انود الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ (.3161) على التوالي، في وقت ترسيب من 4 ساعات. وكانت أعلى قيم للكفاءة الحالية هي )724 و 717.4( في حين كانت القيم الاقل لاستهلاك الطاقة المحددة (1.2 و 1.65 كيلوواط.ساعة/كغم).

Produced water (PW) represents the largest amount of waste in the oil and gas production process. It contains large quantities of heavy metals and pollutants which could have negative impacts on the environment as well as economics. This study focused on the treatment of produced water and subsequently separating the metals from it. Samples were collected from East Baghdad and West Qurna-2 oil fields. The samples taken from the East Baghdad oil field were selected for this study because it contains high heavy metals concentrations and pollutants compared to West Qurna-2 oil field. In this work, electrocoagulation and adsorption methods were applied as environmentally friendly methods to extract heavy metals from samples taken from East Baghdad oil field. Adsorbent materials as gamma alumina and modified silica were prepared and characterized using XRD, surface area measurements, FTIR, SEM, LGI and AFM. In addition, the zero charge point was measured, which is considered one of the most important indicators regarding the chemical properties of the adsorbent materials, as this point had to be determined to study the efficiency of the adsorbent materials. Removal efficiency of materials were evaluated at different adsorbent doses, pH and contact times. Electrowinning of copper and iron from stripping of adsorbate solutions was achieved using anodes of aluminum plate and 316 L stainless steel at room temperature. SEM-EDS was employed successfully to characterize the electrowinning copper and iron deposits. The results of electrocoagulation indicated that it was not successful method to remove metals from the produced water using iron-iron and aluminum-aluminum electrodes due to high amount of soluble pollutants. The results of adsorption revealed that the efficiency of removal metals were increasing when increased both time of contact and adsorbent IV | P a g e dosage and reached 99.9% at a time of 60 minutes using modified silica and 99.9% using alumina at a time of 90 minutes, respectively, at a pH of 7. The selection of anodes played an important role in electrowinning process. In this study, open circuit potentials (OCP), and potentiostat polarization have been carried out to analyze and characterize the aluminum and 316 L stainless steel anode materials in stripping of adsorbate solution at room temperature. The OCP results showed that the potential of aluminum plate was higher than 316 L stainless steel. These results were agreed with the results that obtained from potentiostat polarization measurements. It was noticed that the aluminum plate anode had a resistance higher than the 316 L stainless steel. From employing SEM-EDS, the highest of purity of the copper are 92.9 and 92.7 using pure aluminum and stainless steel 316 L anodes, respectively, at deposition time of 4 hours. The values of the purity of iron are 77.6, and 69.1 using pure aluminum anode and stainless steel 316 L, respectively, at deposition time of 4 hours. The highest values of current efficiency were (32.4 % and 29.5%), while the lower values of specific energy consumption were (0.8 and 0.85 kWh/kg) for electrowinning of copper using aluminum and stainless steel 316 L anodes, respectively, at deposition time of 4 hours. The highest values of current efficiency were (24 % and 17.4%), while the lower values of specific energy consumption were (1.2 and 1.65 kWh/kg) for electrowinning of iron using aluminum and stainless steel 316 L anodes, respectively, at deposition time of 4 hours.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب