رزین های تبادل یونی در انواع کاتیونی و آنیونی کابردهای وسیعی در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی دارند. شرکت فران وارد کننده و تأمین کننده انواع رزین های مبادله یونی از شرکت دوپونت (DuPont) می باشد. رزین کاتیونی و آنیونی شرکت دوپونت پیشتر توسط شرکت DOW تولید می شده است. با تغییر شرکت تولید کننده، نام تجاری رزین های مبادل یونی نیز تغییر یافته است.

رزین های تبادل یونی دانه های کوچک پلیمری هستند که به عنوان یک محیط برای مبادله یون عمل می‌کند. رزین های مبادله یونی ماتریس های نامحلولی هستند که معمولاً در شکل دانه های کوچک (با ۰٫۲۵–۰٫۵ میلی‌متر شعاع) به رنگهای سفید یا زرد تولید می شوند. این دانه‌ها معمولاً متخلخل و دارای سطح جانبی داخلی و خارجی بالایی هستند. در فرایند مبادله یونی، جذب یون‌ها با آزاد شدن یون‌های دیگر همراه است، به همین دلیل به آن فرایند تبادل یون گفته می‌شود. انواع مختلفی از رزین‌های تبادل یونی وجود دارند. اکثر رزین‌های موجود در بازار از پلی استایرن سولفونات ساخته شده‌اند. این نکته قابل توجه است که نوع کاربری و طبقه بندی رزین های تبادل یونی پیش نیاز انجام محاسبات فرایندی برای طراحی واحدهای تبادل یون در صنایع نفت و گاز می باشد.

در این مقاله از شرکت مهندسی فران به بررسی انواع رزین های کاربردی در صنعت نفت و گاز با تمرکز بر محصولات شرکت دوپونت خواهیم پرداخت.

رزین کاتیونی و آنیونی در صنعت نفت و گاز

کیفیت آب مورد استفاده و حاصل از فرایندها در صنایع، برای بهبود و به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی ناشی از تولید هیدروکربن بسیار حیاتی است. حذف جامدات و تنظيم شوري از آب صنعتي توليد شده در طي اين فرآیندها، يك نگراني عمده براي صنایع نفت و گاز است كه به دنبال حفاظت از چاه هاي خود، كاهش هزينه ها، حفاظت از تجهيزات پايين دست و كاهش خطرات ايمني و زيست محيطي هستند. شرکت دوپونت مجموعه ای رو به رشد از فناوری ها و محصولات را برای رفع نیازهای مرتبط با منابع آب برای صنایع مختلف و همچنین به طور منحصر به فرد برای صنایع نفت و گاز را ارائه می دهد که در اینجا تمرکز ما بر روی رزین های تبادل یونی این برند خواهد بود.

آب تولید شده در فرایندها، نوعی محصول جانبی به شمار می رود که همراه با نفت خام از چاه خارج می شود. ترکیب آب تولیدی در حین فرایند، از چاهی به چاه دیگر متفاوت است، اما این آب معمولاً حاوی روغن یا مواد آلی محلول و غیر محلول، جامدات معلق، جامدات محلول و فلزات سنگین سمی است و باید قبل از تخلیه یا تزریق مجدد تصفیه شود. در ادامه انواعی از رزین های تولید شده توسط شرکت دوپونت در کاربردهای مختلف تصفیه آب در صنایع نفت و گازی معرفی خواهند شد:

حذف سختی

در بسیاری از موارد در فرایندهای نفت و گازی، حذف یون های دو ظرفیتی تشکیل دهنده رسوب مانند عوامل ایجاد سختی و سیلیس از حذف نمک NaCl اهمیت بیشتری دارد. رزین های تبادل یونی سختی گیر می توانند کاتیون های رسوب ساز مانند Ca2+، Ba2+ و Sr2+ را با راندمان بیش از 99.5 درصد حذف کنند. در نتیجه ی استفاده از این نوع رزین ها معمولا هر گونه خطر پوسته پوسته شدن کربنات یا سولفات از بین خواهد رفت. همچنین این رزین به راحتی با سدیم کلرید در زمان اشباع، احیا می شود.

رزین کاتیونی و آنیونی تبادل یونی DuPont™ AmberLite™ (IX) برای استفاده در کاربردهای دمینرالیزاسیون و سختی گیری صنعتی طراحی شده اند که عملکرد عملیاتی بالا، طول عمر طولانی و عملیاتی ساده و مقرون به صرفه را ارائه می دهند.

DuPont™ AmberLite™ IRC83 H رزین کاتیونی اسیدی ضعیف برای کاربردهای دمینرالیزاسیون صنعتی، سختی زدایی، و قلیایی زدایی

یک رزین کاتیونی اسیدی ضعیف با ظرفیت بسیار بالا و سختی گیری برای حذف شن و ماسه، روغن و آب های با شوری بالا

دانلود کاتالوگ: (DuPont™ AmberLite™ IRC83 H Ion Exchange Resin – FARAN)

DuPont™ AmberLite™ HPR8300 H رزین اکریلیک، ماکرو متخلخل، کاتیونی اسیدی ضعیف

یک رزین کاتیونی اسیدی ضعیف با ظرفیت بالا (WAC) برای آب های با شوری بالا که در کاربردهای سختی زدایی و قلیایی زدایی از آب استفاده می شود.

دانلود کاتالوگ: (DuPont™ AmberLite™ HPR8300 H)

DuPont™ AmberLite™ HPR1100 Na رزین کاتیونی اسیدی قوی

این رزین در قلیایی زدایی از آب های با شوری کم کاربرد دارد.

دانلود کاتالوگ: (DuPont™ AmberLite™ HPR1100 Na)

DuPont™ AmberSep™ GT74 Chelating Resins

این رزین برای سختی زدایی از آب های با شوری بیشتر از  30000 ppm نمک های محلول به کار برده می شود.

دانلود کاتالوگ: (IER-AmberSep-GT74-PDS-45-D00803-FARAN)

حذف فلزات سنگین در فرایندهای نفت و گازی

در صنعت نفت و گاز، تولید آب به عنوان یکی از پسماندهای اصلی مطرح است. این آب، به همراه خود فلزات سنگین را نیز حاوی می‌باشد که به علت سمی بودن آن ها و همچنین محدودیت‌های محیط زیستی، حذف آن ها ضروری است. استفاده از رزین‌های تبادل یونی مانند رزین‌های کاتیونی اسید ضعیف، رزین‌های آنیونی قوی باز و رزین‌های کلاتینگ می‌تواند به طور موثر در حذف این فلزات مؤثر باشد. با انتخاب و استفاده صحیح از رزین کاتیونی و آنیونی و دیگر انواع آن، می‌توان به تمیز شدن آب تولیدی و رعایت مقررات محیط زیستی مربوطه کمک کرد.

حذف فلزات سنگین به صورت کاتیونی

فلزات سنگین می‌توانند به صورت کاتیون‌ها از آب حذف شوند. در این روش، استفاده از رزین‌های تبادل یونی اسیدی ضعیف کاتیونی (WAC) توصیه می‌شود. رزین‌هایی نظیر DuPont™ AmberLite™ IRC83 H و AmberLite™ HPR1100 Na می‌توانند برای این منظور استفاده شوند. این رزین‌ها قادرند فلزات سنگین را به خود جذب کرده و پس از آن می‌توانند احیا شده یا مطابق با دستورالعمل های خاص خود دور ریخته شوند.

حذف فلزات سنگین به صورت آنیونی

در شرایط اسیدی، فلزات سنگین می‌توانند تشکیل کمپلکس‌های آنیونی دهند. برای حذف این ترکیبات، استفاده از رزین‌های تبادل یونی آنیونی قوی بازی توصیه می‌شود. رزین‌هایی نظیر DuPont™ AmberSep™ 21K XLT یا AmberLite™ HPR9200 Cl می‌توانند برای حذف این کمپلکس‌ها استفاده شوند.

حذف فلزات سنگین با استفاده از رزین‌های کلاتینگ

در صنعت نفت و گاز، رزین‌های کلاتینگ معمولاً برای حذف فلزات سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند. این رزین‌ها قادر به تشکیل کمپلکس با فلزات سنگین می‌باشند و با جذب آنها از محلول، آب را از این فلزات تصفیه می‌کنند. رزین‌هایی مانند DuPont™ AmberSep™ IRC748 Resin، AmberSep™ GT74 و AmberSep™ 43600 قادرند فلزات سنگین را به صورت انتخابی از محلول حذف کنند.

نمونه رزین های پرکاربرد برای حذف فلزات سنگین در صنایع نفت و گاز