تقليل فقد الطاقة في أنابيب البترول باستخدام طلاء داخلي نانوني.. رسالة دكتوراه

كتب : محمد كامل

مع زيادة الطلب العالمي على إنتاج النفط والغاز، أصبح نقل النفط والغاز أمرًا حيويًا للحصول على طرق نقل سريعة وآمنة وبما أن خطوط الأنابيب هي الطريقة الأكثر شيوعًا وكفاءة وأمانًا المستخدمة لنقل النفط والغاز تم تركيز الجهود المكثفة على زيادة سلامة خطوط الأنابيب والتغلب على قيود التدفق في خطوط الأنابيب مثل: النحر والتآكل وفقدان الطاقة بسبب قوى الاحتكاك بين جدار الأنبوب والسائل المنقول.

من هنا تمكن الباحث الدكتور عمرو حامد جودة، بكالوريوس هندسة “ميكانيكا قوي” كلية الهندسة بشبرا ، جامعة بنها من إعداد دراسة دكتوراه الفلسفة في العلوم البيئية، بكلية الدراسات والبحوث البيئية، جامعة عين شمس بعنوان : تقليل فقد الطاقة في أنابيب البترول باستخدام طلاء داخلي نانوني، وذلك تحت إشراف د. نهي سمير دنيا، أستاذ الهيدروليكا البيئية , قسم العلوم الهندسية البيئية عميد كلية الدراسات العليا والبحوث البيئية السابق، د. مصطفى محمد حسن خليل, أستاذ الكيمياء غير العضوية , قسم الكيمياء, كلية العلوم , جامعة عين شمس، د. أحمد شفيق الجندي , أستاذ الهندسة البيئية , قسم هندسة التشييد , الجامعة الامريكية بالقاهرة.

تحسين التدفق وزيادة سلامة خطوط الأنابيب

وأفاد الباحث يعد تطبيق الطلاء الداخلي لخطوط الأنابيب طريقة فعالة تستخدم لتحسين التدفق وزيادة سلامة خطوط الأنابيب حيث يمكن أن يؤدي استخدام طلاء خطوط الأنابيب الداخلية إلى تقليل معامل الاحتكاك، وبالتالي يمكن زيادة معدل التدفق الذي يمكن توصيله عبر خطوط الأنابيب وأن تقليل خشونة السطح الداخلية لخط الأنابيب باستخدام الطلاء الداخلي يمكن أن يعطي ميزة لزيادة قدرة التدفق في خط الأنابيب للتعامل مع كمية أكبر من السوائل إذا ما قورنت بخطوط الأنابيب غير المطلية.

وأشار إلى أن هناك العديد من أنواع الطلاء ذات المقاومة العالية للتآكل والتي يمكن استخدامها للطلاء الداخلي لخطوط الأنابيب ذكرت المراجع أن الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) يمكن أن تعزز خصائص الطلاء لتطبيق خطوط الأنابيب.

تقليل الفقد في الضغط

وفي هذا العمل، تم تطوير طلاء من الإيبوكسي معزز بجزيئات TiO₂ النانوية من أجل التحقق من قابلية استخدامه في تطبيقات خطوط أنابيب النفط والغاز لتوفير الطاقة عن طريق تقليل الفقد في الضغط، بالإضافة إلى زيادة متانة خط الأنابيب.

وتابع الباحث أنه بناء على ذلك، تم تقييم تأثير طلاء النانو على سلامة خطوط الأنابيب مع الأخذ في الاعتبار التأثير البيئي من حيث البصمة الكربونية من خلال وضع خطة مكونة من أربع مراحل:

– تخليق جسيمات TiO₂ النانو نية

– تحضير الطلاء بتركيزات مختلفة

– تطبيق الطلاء واختبار الخواص الميكانيكية والكيميائية بالإضافة الي فحص خشونة السطح

– دراسة تأثير استخدام طلاء النانو على توفير الطاقة وتقليل البصمة الكربونية عن طريق إجراء محاكاة لتطبيق طلاء النانو على خطوط الأنابيب بسوائل مختلفة

وتوصل الباحث الى عدد من النتائج منها:

– أن إضافة جسيمات TiO₂ النانوية يمكنها تحسين الخواص الميكانيكية والكيميائية لطلاء الإيبوكسي إلى الحدود المقبولة للاستخدام في خطوط الأنابيب البترولية.

– توفير كبير في فقد الطاقة بسبب الاحتكاك مقارنة بخطوط الأنابيب غير المطلية.

– استخدام طلاء الايبوكسي النانوي في الطلاء الداخلي لخطوط الأنابيب يمكن أن يقلل من الطاقة التي تحتاجها المضخات لضخ المنتجات البترولية.

من ناحية أخرى، فإن تقليل الخشونة الداخلية لخط الأنابيب باستخدام الطلاء الداخلي يمكن أن يعطي ميزة لزيادة سعة التدفق في خطوط الأنابيب للتعامل مع كمية أكبر من السوائل.

أظهرت النتائج تأثير إيجابي لاستخدام الطلاء النانوني على تحسين سلامة خط الأنابيب وتقليل القدرة الكهربية التي تحتاجها المضخات والتي لها تأثير إيجابي على تقليل انبعاثات الكربون المكافئة وتتوافق هذه الاستراتيجية تماما مع المبادرات الرامية إلى مكافحة تغير المناخ العالمي.

تتطلب عرض الشرائح هذه للجافا سكريبت.