Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/78285
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorSuparit Tangparitkul-
dc.contributor.authorTeerapat Tosuaien_US
dc.date.accessioned2023-07-03T09:39:10Z-
dc.date.available2023-07-03T09:39:10Z-
dc.date.issued2023-03-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/78285-
dc.description.abstractOil sands as a fossil energy remains considerably a promising petroleum reserves to fuel the world’s energy need, though current production has to be aligned with issue on climate change. With determination to concurrently utilize carbon dioxide (CO2), one of the greenhouse gases, into oil sands processing, this thesis focuses on bitumen extraction process (consisting of liberation and aeration stages) using CO2-responsive surfactant (monoethanolamine – lauric acid) with co-presence of low-salinity brines that have been proven as a promising fluid for petroleum recovery. Influences of interfacial phenomena at the bitumen-water-solid system (i.e., the bitumen-water interfacial tension and three-phase contact angle) on bitumen liberation were observed and found to be greatly controlled by fluid chemistry. Individually, surfactant reduced the interfacial tension and enhanced electrostatic repulsion at the bitumen-water interface which hence promoted bitumen liberation, while optimal brine rather constructed the hydration forces to change wettability (the contact angle). When the two chemicals combined at the most optimal proportion (6 mM MEA-LA + 10 mM NaCl), co-contribution from the hydration forces and electrostatic repulsion existed between the bitumen-water and substrate-water interfaces, bitumen liberation was hence greatly improved with much-reduced bitumen-substate contact area attained. Considering the aeration stage, as an alternative to air, CO2 gas is bubbling into the extraction system to attach onto bitumen in order to increase its ability to ‘float up’ and collected. Dissolved CO2 in the aqueous solution restored the interfacial tension back to high value (0.9 mN/m to 16.8 mN/m) due to decreased pH (of which carbonic acid). This partly led to improved bitumen-gas attachability due to such a relatively higher interfacial tension. Furthermore, using CO2 gas instead of ambient air also improved the attachability due to its strongly hydrophobic nature, and this was evidenced by the increased bitumen-gas-water apparent contact angle (i.e., CO2 prefers to wet the bitumen). This observation suggests a promising CO2 utilization as an alternative flotation gas carrier for bitumen aeration. The findings in the current study provide a fundamental guidance on bitumen extraction process enhanced by both surfactant and brine fluids. The current findings confirm a holistic improvement for the whole extraction process with CO2 utilization toward a cleaner production that couples both climate action and affordable energy sustainable goals.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherChiang Mai : Graduate School, Chiang Mai Universityen_US
dc.subjectOil sandsen_US
dc.subjectBitumen liberationen_US
dc.subjectCO2-responsive surfactanten_US
dc.subjectInterfacial tensionen_US
dc.subjectWettability alterationen_US
dc.subjectCO2 utilizationen_US
dc.titleBitumen liberation and flotation using CO2-responsive surfactant and low-salinity brines for oil sands processingen_US
dc.title.alternativeการแยกให้เป็นอิสระและการลอยบิทูเมนโดยใช้สารลดแรงตึงผิวที่ไวต่อคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเกลือความเค็มต่ำสำหรับกระบวนการแต่งแร่ทรายน้ำมันen_US
dc.typeThesis
thailis.controlvocab.lcshPetroleum-
thailis.controlvocab.lcshOil fields-
thailis.controlvocab.lcshCarbon dioxide-
thailis.controlvocab.lcshSaline-
thesis.degreemasteren_US
thesis.description.thaiAbstractทรายน้ำมันเป็นพลังงานฟอสซิลที่ยังคงเป็นพลังงานสำรองที่จำเป็นต่อความต้องการพลังงานของโลก แต่กระบวนการผลิตปัจจุบันจึงต้องตระหนักถึงปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศด้วย และด้วยความพยายามในการนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นหนึ่งในก๊าซเรือนกระจกมาใช้ประโยชน์ในกระบวนการแต่งแร่ทรายน้ำมัน ปริญญานิพนธ์ฉบับนี้จึงมุ่งศึกษากระบวนการแยกบิทูเมนออกจากแร่ทรายน้ำมัน (ประกอบด้วยการแยกให้เป็นอิสระและการลอยบิทูเมน) ผ่านการใช้สารลดแรงตึงผิวที่ไวต่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (โมโนเอทาโนลามีน-กรดลอริก) ร่วมกับน้ำเกลือความเค็มต่ำซึ่งสามารถเพิ่มการผลิตปิโตรเลียมได้ดี จากการศึกษาพบว่าปรากฏการณ์พื้นผิวของระบบบิทูเมน-น้ำ-ของแข็ง (แรงตึงผิวร่วมระหว่างบิทูเมนและน้ำ และมุมสัมผัสสามเฟส) มีอิทธิพลต่อการแยกให้เป็นอิสระของบิทูเมน ผ่านการควบคุมขององค์ประกอบทางเคมีของเฟสน้ำที่ใช้ โดยสารลดแรงตึงผิวสามารถลดแรงตึงผิวดังกล่าวและเพิ่มแรงผลักทางไฟฟ้าสถิตที่ผิวสัมผัสระหว่างบิทูเมนและน้ำ ซึ่งส่งเสริมการแยกให้เป็นอิสระของบิทูเมน ในขณะที่น้ำเกลือที่ความเข้มข้นเหมาะสมมีกลไกผ่านการเสริมสร้างแรงไฮเดรชันเพื่อเปลี่ยนความเปียกผิว (มุมสัมผัส) มากกว่าเปลี่ยนแรงตึงผิวร่วม และเมื่อนำสารเคมีทั้งสองผสมกันในสัดส่วนที่เหมาะสม (6 mM MEA-LA + 10 mM NaCl) พบว่ามีการเสริมสร้างร่วมระหว่างแรงผลักดังกล่าวทั้งสองที่พื้นผิวร่วมระหว่างบิทูเมน-น้ำ และน้ำ-พื้นผิวแข็ง ซึ่งส่งผลให้การแยกให้เป็นอิสระของบิทูเมนดีขึ้นมาก โดยพื้นที่ผิวระหว่างบิทูเมน-พื้นผิวแข็งมีขนาดเล็กที่สุด ในขั้นตอนการลอยบิทูเมน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถูกใช้แทนฟองอากาศสำหรับอัดเข้าระบบแยกบิทูเมน ให้สัมผัสติดกับบิทูเมนเพื่อเพิ่มความสามารถในการลอยตัวให้สูงขึ้นของบิทูเมนสำหรับการแยกเก็บ เมื่อทดสอบการตอบสนองของเฟสน้ำผสมต่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ พบว่าแรงตึงผิวร่วมระหว่างบิทูเมนและน้ำย้อนกลับเป็นค่าสูงขึ้นจากค่าก่อนหน้า 0.9 mN/m เป็น 16.8 mN/m อันเป็นผลมาจากความเป็นกรดจากการละลายของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ด้วยเหตุนี้จึงนำไปสู่การสัมผัสติดของก๊าซและบิทูเมนที่ดีขึ้นเนื่องจากแรงตึงผิวร่วมที่สูงขึ้น นอกจากนี้การใช้คาร์บอนไดออกไซด์แทนอากาศแบบดั้งเดิม ยังสามารถเพิ่มความสามารถในการสัมผัสติดดังกล่าวได้อีกอันเนื่องมาจากความไม่เปียกน้ำที่รุนแรงของคาร์บอนไดออกไซด์เมื่อเทียบกับอากาศ ซึ่งยืนยันผ่านการเพิ่มขึ้นของมุมสัมผัสปรากฏของระบบบิทูเมน-ก๊าซ-เฟสน้ำ ข้อค้นพบนี้แสดงศักยภาพการนำคาร์บอนไดออกไซด์มาใช้ประโยชน์ ด้วยการแทนที่อากาศแบบดั้งเดิมในกระบวนการลอยบิทูเมน ผลการศึกษาดังกล่าวแสดงถึงแนวทางพื้นฐานในการเพิ่มประสิทธิภาพการแต่งแร่ทรายน้ำมันโดยใช้สารเคมีทั้งสองชนิด รวมถึงการนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาใช้ประโยชน์ในการแต่งแร่แบบองค์รวม ทั้งนี้เพื่อมุ่งสู่การผลิตที่สะอาดขึ้น ที่มีการตระหนักถึงเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนทั้งปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิกาศและการเข้าถึงพลังงานได้  en_US
Appears in Collections:ENG: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
640635904-TEERAPAT TOSUAI.pdf1.04 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.