Document Type : Review Article
Authors
1
Ph.D. student, Department of Chemistry and Chemical Engineering, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran
2
Associate professor, Department of Petroleum Engineering, Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
3
Assistant professor, Department of Chemistry and Chemical Engineering, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran
4
Assistant professor, Faculty of Chemical and Petroleum Engineering, University of Tabriz, Tabriz, 5166616471, Iran
20.1001.1/jgt.2025.2053635.1051
Abstract
Demulsification (dehydration) of crude oil plays a crucial role in reducing oil contamination within the porous media of soil and rock structures and preventing corrosion of pipelines and surface facilities. Over the past two decades, the application of ultrasonic wave irradiation for demulsification and desalting of crude oil has gained increasing attention due to its significant environmental and economic advantages. However, a research gap exists regarding the comparison of conventional demulsification methods with ultrasonic treatment (UST). In this study, a comprehensive review was conducted to evaluate the effects of UST on crude oil demulsification. UST decreases the stability of water-in-oil emulsions, particularly when low-frequency waves are applied. Based on the findings, UST emerges as a promising method for both demulsification and desalting of crude oil. Based on the results, UST causes salt removal rates surpassing 90% and residual water content consistently under 0.3% vol., even for high-viscosity heavy crude feedstocks. When deployed in refinery pre-treatment systems, this technology enhances desalter efficacy while slashing chemical demulsifier consumption by 40–60%. The results highlight a dual benefit: robust operational performance under extreme conditions and a significant reduction in chemical dependency. The primary mechanisms of UST-driven demulsification are cavitation and wave-induced vibrations. These mechanisms alter the interfacial tension (IFT) between crude oil and water, reduce oil viscosity, increase pressure and temperature, and crack heavy crude oil components, especially asphaltene clusters. Combining UST with conventional demulsification methods can enhance performance. For instance, the simultaneous application of UST and nanotechnology presents a practical approach for efficient demulsification. Additionally, the synergistic effects of UST and chemical additives should be comprehensively investigated to identify optimal operational conditions. The results of this research provide insights for the oil industry to improve demulsification efficiency and reduce environmental contamination associated with crude oil.
Keywords
Subjects
Article Title Persian
کاربرد امواج فراصوت در امولسیون زدایی (آّب گیری) از نفت خام
Authors Persian
آسیه حافظی
1
امیرحسین سعیدی دهاقانی
2
سروه عبدالهی
3
مهدی رضوی فر
4
1
دانشجو دکتری، دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران
2
دانشیار، گروه مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی، نام دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
3
استادیار، دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران
4
استادیار، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
Abstract Persian
امولسیون زدایی (آبزدایی) نفت خام نقش مهمی در کاهش آلودگی نفتی در محیط متخلخل خاک و سازههای سنگی و جلوگیری از خوردگی خطوط لوله و تأسیسات سطحی دارد. در طول دو دهه گذشته، استفاده از تابش امواج مافوق صوت برای امولسیون زدایی و نمکزدایی نفت خام به دلیل مزایای زیستمحیطی و اقتصادی قابلتوجهی که دارد، توجه روزافزونی را به خود جلب کرده است. بااینحال، یک شکاف تحقیقاتی در مورد مقایسه روشهای متداول امولسیون زدایی با درمان اولتراسونیک (UST) وجود دارد. در این مطالعه، یک بررسی جامع برای ارزیابی اثرات UST بر امولسیون زدایی از نفت خام انجام شد. UST پایداری امولسیونهای آب در نفت را کاهش میدهد، بهویژه هنگامی که امواج فرکانس پایین اعمال میشود. بر اساس یافتهها، UST بهعنوان یک روش امیدوارکننده هم برای امولسیون زدایی و هم نمکزدایی نفت خام مطرح شده است. بر اساس نتایج، UST باعث میشود که میزان حذف نمک بیش از ۹۰ درصد و محتوای آب باقیمانده بهطور مداوم زیر ۳/۰ درصد حجم باشد، حتی برای مواد اولیه خام سنگین با گرانروی بالا. هنگامی که این فناوری در سیستمهای پیشتصفیه پالایشگاه مستقر میشود، کارایی نمکزدایی را افزایش میدهد و در عین حال مصرف دمولسیفایر شیمیایی را ۴۰ تا ۶۰ درصد کاهش میدهد. نتایج یک مزیت دوگانه را برجسته میکند: عملکرد عملیاتی قوی در شرایط سخت و کاهش قابلتوجه وابستگی شیمیایی. مکانیسمهای اولیه امولسیون زدایی مبتنی بر UST کاویتاسیون و ارتعاشات ناشی از موج هستند. این مکانیسمها کشش سطحی (IFT) بین نفت خام و آب را تغییر میدهند، گرانروی نفت را کاهش میدهند، فشار و دما را افزایش میدهند و اجزای نفت خام سنگین، بهویژه خوشههای آسفالتین را میشکنند. ترکیب UST با روشهای متداول امولسیون زدایی میتواند عملکرد را افزایش دهد. بهعنوان مثال، کاربرد همزمان UST و نانوتکنولوژی یک رویکرد عملی برای امولسیون زدایی کارآمد ارائه میدهد. علاوه بر این، اثرات همافزایی UST و افزودنیهای شیمیایی باید بهطور جامع بررسی شود تا شرایط عملیاتی بهینه شناسایی شود. نتایج این تحقیق بینشهایی را برای صنعت نفت بهمنظور بهبود راندمان امولسیون زدایی و کاهش آلودگی محیطی مرتبط با نفت خام ارائه میکند.
Keywords Persian
امواج فراصوت
نفت خام
امولسیون
امولسیون زدایی
آبگیری
Journal of Gas Technology