Investigation of heavy and unconventional oil upgrading using high density water

Bu çalışmada 30 MPa basınç ve 440 °C sıcaklık altında, kapalı kap kesikli reaktörü içerisinde, süperkritik su (SKS) ortamında, dönüşüm reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. Kullanılan reaksiyon şarjları şunlardır; rafinerilerden alınan farklı tip ve menşede bitümler, rafineri yan akımları, yerli katranlı kum ("tar sand" ya da diğer adı ile "oil sand") örneklerinden ekstrakte edilmiş ağır yağlar ve Chlorella vulgaris olarak adlandırılan mikroalg tipinin bitüm ile olan fiziksel karışımları. Kullanılan şarj içerisindeki mikroalgin kütlece bulunma yüzdeleri %0 'dan (sadece mikroalg) %100'e (sadece bitüm) kadar çalışılmış, suyun toplam şarja olan etkisi ise su/şarj oranının 2'den 10'a çıkarılması ile tayin edilmiştir. Katalizör kullanımının, reaksiyon süresinin ve şarj kimyasının etkileri de çalışma kapsamına dahil edilmiştir. 5 alt gruptan oluşan kimetik model tasarımı gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen çalışmalardan elde edilen bulgulara referans olması sebebi ile, su eklenmeden, aynı deney şartlarında, piroliz reaksiyonları da gerçekleştirilmiştir. Mikroalg dönüşüm rekaiyonlarından elde edilen bulgular ile ilgili olarak, SKS'nin kok oluşumunu baskıladığı görülmüştür. Bitüm üzerine kütlece 25% mikroalg eklentisinin, vakum rezid (VR) dönüşümünü 20% arttırdığı, gaz ve dizel oluşumunda da ciddi artışlara sebep olduğu bulunmuştur. Mikroalg miktarının 50%'ye çıkarılmasının coke ve gaz oluşumlarında istenmeyen artışlara sebep verdiği, VR dönüşümü ve toplam sıvı ürün miktarını ise arttırdığı belirlenmiştir. Su/şarj oranının 10'a çıkarılması, artan bir gaz dönüşümü ve daha düşük VR dönüşümüne sebep vermiştir. Farklı ağır yağ tiplerinin dönüşüm reaksiyonlarının sonuçları ile ilgili olarak, SKS'nin ağır yağların dönüşümünde ortaya çıkan ve istenmeyen kok ürünlerinin oluşumunu baskılama kabileyetinin bitüm ile yapılan çalışmalara göre, katranlı kum ile yapılan çalışmalarda daha yüksek olduğu görülmüştür. Şarj içinde, dönüşüm reaksiyonları öncesinde, kok oluşturma eğiliminin fazla olması beklenen asfaltenlerin miktarı yüksek de olsa, başlangıçtaki düşük VR ve yüksek ince uçlu hidrokarbon ihtivasının, reaksiyon sonrasında daha düşük kok oluşumuna sebep doluğu görülmüştür. Başlangıçta şarj içindeki görece ince hidrokarbonların, mevcut ve reaksiyon esnasında oluşan asfalten yapılarının çözünürlüğünü arttırması ve polimerizasyon ve kondensasyon reaksiyonlarını önlemesinin kok oluşumunu azalttığı söylenebilir. Artan reaksiyon sürelerinin, farklı içerikteki şarjlarda benzer dönüşüm ve ürün dağılımı değerlerine sebep olduğu görülmüştür. Demir içeren kırmızı çamur örneklerinin katalizör olarak kullanıldığı çalışmalarda, kok örnekleri üzerinde, altıgen şeklinde kolon oluşumları gözlenmiştir. Demir içeren katalizörlerin sülfürlü bileşiklerinin etkilerinin ağırlıkla dönüşüm reaksiyonlarının süresine bağlı olduğu görülmüştür. Bu çalışmadaki deneysel şartlar altında, katranlı kum içinden çıkarılan ağır yağlar ile 40 dakikalık sürede yapılan çalışma en optimum olarak belirlenmiştir.