تولید امولسیون پایدار هیدروکربن سنگین در آب با استفاده از امولسیون‎کننده سویه باکتریایی bacillus licheniformis

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، واحد قوچان، دانشگاه آزاد اسلامی، قوچان، ایران

2 پژوهشکده بیوتکنولوژی و محیط زیست پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

10.22078/pr.2018.3013.2399

چکیده

در سال‌های اخیر یکی از پیشرفت‌های مهم در زمینه انتقال ترکیبات نفتی و ایجاد فرمولاسیون‌های قیری استفاده از امولسیون‎‌ها می‌باشد. انتخاب امولسیون‎کننده نقش تعیین‌کننده‌ای در تشکیل امولسیون و پایداری آن دارد. امولسیون‎کننده‎های زیستی جایگزین و یا مکمل مناسبی برای امولسیون‎کننده‌های شیمیایی بوده و علاوه‌بر زیست تخریب‎پذیری بهتر، آلودگی زیست محیطی کمتری دارند. در این مقاله، سویه باکتریایی بومی Bacillus licheniformis در محیط کشت بهینه و شرایط مناسب رشد داده شد و طی فرآیند چند مرحله ای امولسیون‎کننده زیستی جداسازی گردید. با به‌کارگیری نسبت‌های مختلف امولسیون‎کننده زیستی و امولسیون‎کننده شیمیای Stabiram4582 و اجرای دقیق فرآیند امولسیون‎سازی به‌روش روتور- استاتور، امولسیون‌های مختلفی با نسبت‌های مختلف هیدروکربن سنگین و امولسیون‎کننده در آب ساخته شدند. مطابق مدل طراحی آزمایش تاگوچی آزمایش‌های کاهش ویسکوزیته و پایداری امولسیون انجام شد و توانایی این امولسیون‎کننده زیستی در ایجاد یک امولسیون پایدار هیدروکربن در آب به اثبات رسید و شرایط تولید امولسیون بهینه‌سازی شد. در شرایط بهینه (60% هیدروکربن سنگین، 32/1% امولسیون‎کننده،90% امولسیون‎کننده زیستی و 10% امولسیون‎کننده شیمیایی و همچنین C° 45 دما ) میزان ویسکوزیته نمونه هیدروکرین سنگین تا 98% کاهش یافت و تا hr 96 پایدار ماند. کاربرد این امولسیون می‌تواند در ایجاد قیر امولسیون و یا در انتقال نفت خام سنگین، فرآورده‌هایی همچون مازوت یا سوخت کوره، مصرف انرژی در خطوط لوله را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Formation Stable Heavy Hydrocarbon/Water Emulsion by Bioemulsifiers Produced by Bacillus Licheniformis

نویسندگان [English]

  • Saba Pajouhan 1
  • Afshin Farahbakhsh 1
  • Seyed Mohammad Mehdi Dastgheib 2
1 Biotechnology Department, Faculty of Chemical Engineering, Quchan Branch, Islamic Azad University, , Iran
2 Environment and Biotechnology Department, Research Institute of Petroleum Industry, Tehran, Iran
چکیده [English]

In recent years, one of the important advances in the transportation of oil compounds and bitumen application is the use of emulsions. Selection of emulsifier plays a decisive role in the formation of emulsion and its stability. Bioemulsifiers are alternative or complementary to emulsifiers and, in addition to better biodegradability, have less environmental pollution. In this paper, a domestic strain of Bacillus licheniformis was cultured in optimal conditions and the extra-cellular bioemulsifier was separated by a multi-stage process. By preparing mixture adding different values of the bioemulsifier and Stabiram 4582 emulsifier, the exact emulsification process was devised resulting in various emulsion with different values of heavy hydrocarbon and emulsification agent in water by using rotor-stator. According to the Taguchi experimental design method, reduction of viscosity and stability tests have been performed and demonstrated that this bioemulsifier has the ability to produce a stable hydrocarbon in water emulsion. Subsequently, the conditions of emulsion production have been optimized. In optimal conditions (60 % heavy hydrocarbon, 1.32 % emulsifier (90 % bioemulsifier and 10 % chemical emulsifier), and 45 °C temperature), the viscosity of the heavy hydrocarbon decreases significantly (about 98 %), and then remains stable for 96 hours. Finally, the use of this emulsion can reduce the consumption of energy in the preparation of bitumen emulsions and also in the transport pipelines of heavy crude oil and products such as mazut or fuel oil significantly.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioemulsifier
  • Heavy Hydrocarbon in Water Emulsion
  • Viscosity Reduction
  • stability
  • Bacterial Strain

[1]. Abdurahman N. H., Rosli.Y. M, Azhari N. H. and Hayder B. A., “Pipeline transportation of  viscous crudes as concentrated oil-in-water emulsions,” Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 90–91, pp 139–144, 2012.##

[2]. Ancheyta J., Rana S. M., “Future technology in heavy oil processing,” Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS). ##

[3]. Abdurahman N. H., Azhari N. H. and Yunus Y. M., “Formulation and evaluation of water-continuous emulsion of heavy crude oil prepared for pipeline transportation,” International Journal of Engineering Science and Innovative Technology (IJESIT), Vol. 2, Issue 5, 2013. ##

[4]. Lu H., Xueqian Guan H., Wang B., Huang Z. and Surfact Deterg J., “CO2-switchable oil/water emulsion for pipeline transport of heavy oil,” Journal of Surfactants and Detergents, Vol. 18, Issue 5, pp. 773–782, 2015. ##

[5]. Farahbakhsh . A, Taghizadeh. M, Yakhchali. B, Movagharnejad.K, Zamani. H, “Production of a New Emulsifier Material for the Formation Heavy Hydrocarbon/Water Emulsion,” International Journal of Industrial Chemistry,  Vol. 2, No. 1, 2011. ##

[6]. Ashrafizadeh S. N., Motaee E. and Hoshyargar V., “Emulsification of heavy crude oil in water by natural surfactants, Journal of Petroleum Science and Engineering,” Vol. 86–87, pp. 137–143, 2012. ##

[7]. Santos R. G., Loh W., Bannwart A. C. and Trevisan O. V., “An overview of heavy oil properties and  its recovery  and transportation methods”, Brazilian Journal of Chemical Engineering,” Vol. 31, No. 03, pp. 571 - 590, 2014. ##

[8]. Udonne J. D., “Chemical treatment of emulsion problem in crude oil production,” Journal of Petroleum and Gas Engineering Vol. 3, Issue 7, pp. 135-141, 2012. ##

[9]. Hoshyagar V., Marjani A., Fadaei F. Shirazian, “Prediction of flow behavior of crude oil-in-water emulsion through the pipe by using rheological properties,” Oriental Journal of Chemistry, Vol. 28, No. 1, pp. 109-113 ,2012. ##

[10]. Maniyar J., Doshi D., Bhuyan S. and Mujumdar S., “Bioemulsifier production by streptomyces sp. S22 isolated from garden soil,” Indian Journal of Experimental Biology, Vol. 49, pp. 293-297, 2011. ##

[11]. Trindade J., Freire M., F. Amaral P., Coelho M., Coutinho J. and Marrucho I., “Aging mechanisms of oil-in-water emulsions based on a bioemulsifier produced by Yarrowia lipolytica,” Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng.Vol. 324, pp. 149-164, 2008. ##

[12]. Bach H. and Gutnick D. L., “Potential application of bioemulsifiers in the oil industry,” Elsevier B. V., studies in surface science and catalysis, R. Vasquezduhalt and R. Quintero-Ramirez (Eds), Vol. 151, pp. 233-281, 2004. ##

[13]. Greene A. C., Patel B. K. and Sheehy A. J., “Deferribacter thermophilus gen. nov., sp.nov., a novel thermophilic manganese-and iron-reducing bacteria,” International Journal of Systematic and Evolutionary, Vol. 47. No. 2, pp. 505-509, 1997. ##

[14]. Urban K., Wagner G., Schaffner D., Röglin D. and Ulrich J., “Rotor-stator and disc systems for emulsification processes,” WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Chem. Eng. Technol, Vol. 29, No. 1, 2006. ##

[15]. Sookhan N., Basri M., Basyaruddin M. A. R., Raja Noor A. R., Bakar S. and Zaharin I., “Preparation of emulsions by rotor–stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry,” J. Cosmet. Sci.,Vol. 63, pp.333–344, 2012. ##