Geri Dön

Effect of nanoparticles on the thermal characterization and kinetics of crude oils

Nanopartiküllerin ham petrollerin termal karakterizasyonu ve kinetiği üzerine etkisi

PDF İndir

  1. Tez No: 900650
  2. Yazar: BAHAR PINAR DİKEN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA VERŞAN KÖK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Petroleum and Natural Gas Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 199

Özet

Bu tezde, çeşitli ham petrol numunelerinin termal özellikleri, modelsiz kinetikleri ve nanoparçacık etkileri laboratuvar koşullarında deneysel olarak incelenmiştir. Her biri 10 mg olan petrol numunelerine, kütlece %10, %20 ve %30 oranlarında bakır nanoparçacıklar eklenmiştir. Ayrıca, bazı petrol numuneleri rezervuar ortamını simüle etmek amacıyla kırılmış kireçtaşı ile karıştırılmıştır. Bu deneylerde, ham petrol numunelerinin bakır nanoparçacıklarla ve nanoparçacıklar olmaksızın reaksiyon bölgelerini, ilgili pik sıcaklıklarını, kütle kaybını ve kalıntıyı belirlemek amacıyla atmosferik koşullar altında beş farklı ısıtma hızında (5, 10, 15, 20 ve 25°C/dk) termogravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) kullanılmıştır. Tüm deneylerde aynı gaz akış hızı (denge temizleme gazı için 80 ml/dk ve numune temizleme gazı için 120 ml/dk) kullanılmıştır. TGA ve DSC deneyleri sırasıyla 850 °C ve 600 °C'ye kadar devam etmiştir. Tüm numunelerde, ham petrol bileşenlerinin oksidatif bozunması nedeniyle eğrilerde iki ana reaksiyon bölgesi gözlemlenmiştir. Serbest nem ve uçucu hidrokarbonlar ham petrol numunelerinden buharlaşmış, hafif hidrokarbonlar yanmış ve yakıt ilk reaksiyon bölgesinde oluşmuştur. İkinci bölgede ise yakıtın yandığı ana yanma gerçekleşmiştir. Reaksiyon bölgelerindeki kütle kaybı miktarları TGA eğrilerinden bulunmuştur. DSC eğrilerinden ise reaksiyon bölgelerinde numunelere ısı akışı belirlenmiştir. Yüksek pik sıcaklık değerleri ve daha yüksek reaksiyon bölgeleri ısıtma hızı arttıkça sağa kaymıştır. Bakır nanoparçacıkların oranı arttıkça, reaksiyon aralıkları daralmış ve pik sıcaklık değerleri azalmıştır. TGA sonuçları yaklaşık olarak DSC sonuçları ile uyum göstermiştir. Tezde, incelenen numunelerin aktivasyon enerjilerini belirlemek için modelsiz kinetikler, özellikle KAS (Kissinger-Akahira-Sunose) ve OFW (Ozawa-Flynn-Wall) yöntemleri kullanılmıştır. Bakır nanoparçacıkların ham petrol numunelerine eklenmesi, aktivasyon enerjisinde bir azalmaya yol açmıştır. Örneğin, Ham Petrol 1'in ortalama aktivasyon enerjisi 207,90 kJ/mol'dür. Buna karşılık, Ham Petrol 1 ve kütlece %10 bakır nanoparçacık karışımının ortalama aktivasyon enerjisi 59,11 kJ/mol'dür. Ancak, bakır nanoparçacık oranı arttıkça aktivasyon enerjisi değerleri de artmaktadır. Örneğin, Ham Petrol 1 ve kütlece %10 bakır nanoparçacık karışımının ortalama aktivasyon enerjisi 59,11 kJ/mol iken, Ham Petrol 1 ve kütlece %20 bakır nanoparçacık karışımının ortalama aktivasyon enerjisi 102,03 kJ/mol'dür. Ayrıca, bir petrol numunesine kireçtaşı eklenmesi aktivasyon enerjisinde bir azalmaya neden olurken, farklı bir petrol numunesine eklenmesi aktivasyon enerjisinde artışa neden olmuştur. Örneğin, Ham Petrol 1'in ortalama aktivasyon enerjisi 207,90 kJ/mol'dür. Buna karşılık, Ham Petrol 1 ve kırılmış kireçtaşı karışımının ortalama aktivasyon enerjisi 222,28 kJ/mol'dür.

Özet (Çeviri)

In this thesis, the thermal characteristics, model-free kinetics of various crude oil samples, and nanoparticle effects were experimentally studied under laboratory conditions. The oil samples, each massing 10 mg, were added with copper nanoparticles at concentrations of 10%, 20%, and 30% by mass. Also, some oil samples were mixed with crushed limestone by mass to simulate the reservoir media. In these experiments, thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) were utilized at five different heating rates (5, 10, 15, 20, and 25°C/min) under atmospheric conditions to determine the reaction regions, corresponding peak temperatures, mass loss, and residue of the crude oil samples both with and without copper nanoparticles. The same gas flow rate (80 ml/min for the balance purge gas and 120 ml/min for the sample purge gas) was used during all the experiments. The TGA and DSC experiments continued up to 850 °C and 600 °C, respectively. In all samples, two distinct reaction regions were observed in the curves due to the oxidative degradation of crude oil components. Initially, the evaporation of free moisture and volatile hydrocarbons, combustion of light hydrocarbons, and fuel formation occurred in the first reaction region. Subsequently, the primary combustion took place in the second region, where the fuel was burned. The mass loss in the reaction regions was determined from the TGA curves, while the heat flow to the samples in these regions was analyzed from the DSC curves. As the heating rate increased, the peak temperatures shifted to right, and reaction regions became broader. Furthermore, an increase in the percentage of copper nanoparticles led to narrower reaction intervals and reduced peak temperature values. The results obtained from the TGA were consistent with those from the DSC. In the thesis, model-free kinetics, particularly the KAS (Kissinger-Akahira-Sunose) and OFW (Ozawa-Flynn-Wall) methods, were utilized to determine the activation energy of the studied samples. The introduction of copper nanoparticles into crude oil samples leads to a reduction in activation energy. For example, the mean activation energy of Crude Oil 1 equals 207.90 kJ/mol. In comparison, the mean activation energy of the mixture of Crude Oil 1 and 10% copper nanoparticles by mass equals 59.11 kJ/mol. Nonetheless, when the proportion of copper nanoparticles is increased, the activation energy values also rise. For example, the mean activation energy of the mixture of Crude Oil 1 and 10% copper nanoparticles by mass equals 59.11 kJ/mol. In comparison, the mean activation energy of the mixture of Crude Oil 1 and 20% copper nanoparticles by mass equals 102.03 kJ/mol. Moreover, incorporating of limestone into one oil sample results in a decrease in activation energy, whereas its addition to a different oil sample causes an increase in activation energy. For example, the mean activation energy of Crude Oil 1 equals 207.90 kJ/mol. In comparison, the mean activation energy of the mixture of Crude Oil 1 and crushed limestone equals 222.28 kJ/mol.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    335923

    Sıcaklık ve pH'ya duyarlı poliakrilik asit/pluronik içiçe geçmiş ağ yapıların sentezi ve karakterizasyonu

    Synthesis and characterization of ph and temperature sensitive polyacrylic acid/pluronics F127 based interpenetrating hydrogels

    TUBA BAŞKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Bölümü

    PROF. DR. GÜLAÇTI TOPÇU

    PROF. DR. OĞUZ OKAY

  2. Tez No

    444643

    Poli(Bütilenadipat-ko-Tereftalat) (PBAT) mikro ve nanopartiküller: Sentez, karakterizasyon ve kurkumin salım kinetiğinin incelenmesi

    Poly(butylene adipate-coterephthalate) (PBAT) micro and nanoparticles: Synthesis, characterization and investigation of curcumin release kinetics

    EBRU TAMAHKAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Kimya MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU

  3. Tez No

    637660

    Effect of preparation methods on morphology and rheological properties of PLA/CNC nanocomposites

    Üretim yöntemlerinin PLA/CNC nanokompozitlerinin morfolojik ve reolojik özelliklerine etkisi

    BURCU ÖZDEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MOHAMMADREZA NOFAR

  4. Tez No

    498580

    Synthesis of inorganic/organic material doped/undoped titanium dioxide composites and their adsorption behavior

    İnorganik/organik malzeme yüklenmiş/yüklenmemiş titanyum dioksit kompozitlerinin sentezi ve adsorpsiyon davranışları

    MURAT YILMAZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Kimya MühendisliğiEge Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞERİFE ŞEREF HELVACI

  5. Tez No

    389300

    Bir oktilfenol polietoksilatın persülfat ile aktive edilmiş sıfır değerlikli demir nanopartikülleri ile ileri oksidasyonu ve toksik etkisindeki değişim

    Advanced oxidation of an octylphenol polyethoxylate with persulfate activated zero valent iron nanoparticles and changes in its toxic effect

    KÜBRA TEMİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İDİL ARSLAN ALATON

Geri Dön