Modélisation du processus de décontamination des sables de Ouargla contaminés par les hydrocarbures par lavage en lit fluidisé

Abstract

هدفت هذه الدراسة إلى نمذجة عملية غسل الرمال الملوثة بالمواد الهيدروكربونية. حيث يأخذ النموذج الذي تم تطويره في الاعتبار التأثيرات المجمعة لثلاثة عوامل لها تأثير كبير على كفاءة الغسيل وهي وقت التشغيل ودرجة حرارة محلول الغسيل ووجود المادة المتفاعلة وتركيزها أو غيابها. يبني هذا النموذج على أساس القياسات التجريبية التي يتم تنفيذها على جهاز للتدفق متاح في المختبر التربوي التابع للجامعة. الملوث المستخدم هو النفط الخام المستخرج على مستوى الشركة الوطنية الجزائرية للهيدروكربون سوناطراك. يتم الغسيل في الوضع المستمر مع إعادة تدوير محلول الغسيل بعد إزالة الزيوت المستخرجة أثناء الغسيل. تم إجراء عدة تجارب بتغيير وقت الغسيل ودرجة الحرارة وكمية المادة المتفاعلة في محلول الغسيل، وكشفت نتائج القياسات التجريبية أنه في غياب المادة المتفاعلة، تظل كفاءة الغسيل منخفضة، نحو 20%. ومع ارتفاع درجة الحرارة، تتحسن هذه الكفاءة وقد تصل إلى 50% في درجة حرارة 50 درجة مئوية كما أن إضافة المادة المتفاعلة تسهل عملية التدفق وتسمح بتحسين الكفاءة بشكل كبير والتي تصل إلى 80%. يؤدي ارتفاع درجة الحرارة في هذه الحالة إلى زيادة الكفاءة. على أساس هذه الثوابت، تم تطوير منهجين، واحدة صالحة في حالة الغسل دون مادة متفاعلة والأخرى في وجود مادة متفاعلة.

In this work, we are interested in the modeling of the washing process of sands contaminated by hydrocarbons in a fluidized bed. The model developed takes into account the combined effects of three parameters that significantly influence the washing performance, namely the time of the operation, the temperature of the washing solution and the presence or absence of surfactant as well as its concentration. The model is based on experimental measurements carried out on a fluidization device available at the educational laboratory of process engineering of the university. The contamination of the sand was done artificially. The contaminant used is crude oil provided by the Algerian national hydrocarbon company SONATRACH. Washing ismade in continuous mode with recycling of the washing solution after separation of the oils extracted during the operationby decantation. Several experiments were performed by changing the washing time, the temperature and the concentration of surfactant in the washing solution. Results of the experimental measurements revealed that in the absence of surfactant, the washing efficiency remains low, around 20%. When temperature increases, efficiency is improvedand can reach 50% at 50°C. The addition of surfactant facilitates fluidization and considerably improves the yield, which attains 80%. Raising the temperature in this case further increases the efficiency. Based on these behaviors, two correlations were developed and validated using experimental data. The first one is valid in the case of washing without surfactant and the second one is valid in the presence of surfactan

Dans ce travail, on s’intéresse à la modélisation du processus de lavage des sables contaminé par des hydrocarbures en lit fluidisé. Le modèle élaboré prend en compte les effets combinés de trois paramètres qui influencent de façon important le rendement du lavage, à savoir le temps de l’opération, la température de la solution de lavage et la présence ou non de tensioactif ainsi que sa concentration. Le modèle est construit sur la base de mesures expérimentales effectuées sur un appareil de fluidisation disponible au niveau du laboratoire pédagogique de génie de procédé de l’université. La contamination du sable a été provoquée volontairement dans le cadre de la préparation d’une thèse de doctorat. Le contaminant utilisé est du pétrole brut récupéré au niveau de la société nationale Algérienne des hydrocarbures SONATRACH. Le lavage se fait en mode continu avec recyclage de la solution de lavage après séparation par décantation des huiles extraites lors du lavage. Plusieurs expériences ont été réalisées en modifiant le temps de lavage, la température et la quantité de surfactant dans la solution de lavage. Les résultats des mesures expérimentales ont révélé qu’en l’absence de tensioactif, le rendement du lavage reste faible, autour de 20 %. Avec l’élévation de la température, ce rendement est amélioré et peut atteindre 50 % à 50 °C. L’ajout de tensioactif facilité la fluidisation et permet d’améliorer considérablement le rendement qui passe aux alentours de 80 %. L’élévation de la température dans ce cas augmente encore d’avantage le rendement. Sur la base de ces constants, on a élaboré et validé deux corrélations, d’une valable dans le cas du lavage sans tensioactif et l’autre en présence de tensioactif.