Development of an application for the thermal processing of oil slime in the industrial oil and gas sector

• Autorzy: Balakayeva Gulnar , Kalmenova Gaukhar , Darkenbayev Dauren , Phillips Christofer

Identyfikatory

DOI

10.35784/iapgos.3463

Warianty tytułu

PL

Opracowanie aplikacji do termicznego przetwarzania szlamów olejowychw przemysłowym sektorze naftowym i gazu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The production activities of oil refineries and oil and gas-producing enterprises inevitably have an anthropogenic impact on the environment,so environmental issues and the rational use of natural resources are important. The most dangerous pollutants of all components in the natural environment are oil waste, and one of the mosteffective methods of processing is heat treatment. The task was set to neutralize oil waste by thermal processing of oil slime to an environmentally safe level. The studies are carried out by methods of mathematical and numerical simulation of thermal processing, the results of which describe changes in temperature and mass of the stream over time. Extensive calculations with varying current operating and other parameters allow us to optimize the flow of heat and mass transfer during the thermal processingof oil slime. Numerical modelingis implemented using the method of alternating directions in an implicit iterative scheme until a convergence condition is met. The purpose of this workis to create an application for solving research and practical problems of oil waste processing. The application used allows the solution of the problemsof oil slime processing. With the help of color-animated illustrations and a graphical interface, it supports the visualization of the results obtained,and provides the possibility of interactive interaction with the user, while providing instant control of the results obtained for timely decision-makingto prevent environmental pollution in the industrial oil gas sector.

PL

Działalność produkcyjna rafinerii ropy naftowej oraz przedsiębiorstw wydobywających ropę i gaz nieuchronnie ma antropogeniczny wpływ na środowisko, dlatego tak ważne są kwestie środowiskowe i racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych. Najbardziej niebezpiecznymi zanieczyszczeniami wszystkich składników środowiska naturalnego są odpady olejowe,a jedną z najbardziej efektywnych metod ich przetwarzania jest obróbka cieplna. Zadanie polegało na neutralizacji odpadów olejowych poprzez termiczną obróbkę szlamu olejowego do poziomu bezpiecznegodla środowiska. Badania prowadzone są metodami matematycznej i numerycznej symulacji obróbki cieplnej, której wyniki opisują zmiany temperaturyi masy strugi w czasie. Rozbudowane obliczenia przy zmiennym prądzie roboczym i innych parametrach pozwalają nam optymalizować przepływ ciepłai wymiany masy podczas termicznej obróbki szlamów olejowych. Modelowanie numeryczne realizowane jest metodą naprzemiennych kierunkóww niejawnym schemacie iteracyjnym, aż do spełnienia warunku zbieżności. Celem pracy jest stworzenie aplikacji do rozwiązywania problemów badawczych i praktycznych przetwarzania odpadów olejowych. Zastosowana aplikacja pozwala na rozwiązanie problemów związanych z przetwarzaniem szlamów olejowych. Za pomocą kolorowych animowanych ilustracji i interfejsu graficznego wspiera wizualizację uzyskanych wyników oraz zapewnia możliwość interaktywnej interakcji z użytkownikiem, zapewniając jednocześnie natychmiastową kontrolę uzyskanych wyników w celu szybkiego podejmowania decyzji zapobiegających zanieczyszczeniu środowiska w sektorze gazu przemysłowego.

Słowa kluczowe

EN

oil slime; software; heat treatment; applied application; ADI; mathematical model

PL

szlam olejowy; oprogramowanie; obróbka cieplna; zastosowana aplikacja; ADI; model matematyczny

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2023
• Tom: T. 13, nr 2
• Strony: 20--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Balakayeva Gulnar

• Al-Farabi Kazakh National University,Almaty, Kazakhstan

• https://orcid.org/0000-0001-9440-2171

autor

Kalmenova Gaukhar

• Al-Farabi Kazakh National University,Almaty, Kazakhstan

• https://orcid.org/0000-0002-4124-2423

autor

Darkenbayev Dauren

• Al-Farabi Kazakh National University,Almaty, Kazakhstan

• https://orcid.org/0000-0002-6491-8043

autor

Phillips Christofer

• Newcastle University, Newcastle, United Kingdom

• https://orcid.org/0000-0002-2470-1659

Bibliografia

• [1] Abdrabboh M. A.: Studies in Heat and Mass Transfer in Oil Sand Beds. Ph.D. thesis. University of Calgary, Calgary, Alberta, Canada,1983.
• [2] Abimbola A., Bright S.: Alternating-Direction Implicit Finite-Difference Method for Transient 2D Heat Transfer in a Metal Bar using Finite Difference Method. International Journal of Scientific & Engineering Research 6(6), 2015.
• [3] Altybay A. et al.: Software Application for the Investigation of the Wave Propagation in 1d and 2d Wave Equations with Singular Coefficients. Telematique 21(1), 2022, 7468–7474.
• [4] Anderson D. A. et al.: Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer. 2nd ed., Taylor & Francis, 1977.
• [5] Badrul I.: Petroleum sludge, its treatment and disposal: a review. Int. J. Chem. Sci. 13(4), 2015, 1584–1602.
• [6] Balakayeva G. et al: Digitalization of enterprise with ensuring stability and reliability. Informatics, Control, Measurement in Economy and Environmental Protection 13(1), 2023, 54–57 [http://doi.org/10.35784/iapgos.3295].
• [7] Balakayeva G., Darkenbayev D.: The solution to the problem of processing big data using the example of assessing the solvency of borrowers. Journal of Theoretical and Applied Information Technology 98(13), 2020, 2659–2670.
• [8] Balakayeva G. T. et al.: Numerical modeling of heat and mass transfer in a reactor for continuous movement of oxidation of oil slime. Chemical Bulletin of Kazakh National University 3, 2000, 47–55.
• [9] Balakayeva G.T. et all: Using NoSQL for processing unstructured BigData, News of the Republic of Kazakhstan series of Geology and Technical sciences 6(438), 2019, 12–21.
• [10] Chang M. J. et al.: Improved alternating-direction implicit method for solving transient three-dimensional heat diffusion problems. Numerical Heat Transfer, Part B: Fundamentals, 1991, 69–84.
• [11] Dash User Guide, 2022 [https://dash.plotly.com].
• [12] Dong X. et al.: Treatment of layered oily sludge by a thermal steam process. 13th International Conference on Waste Management and Technology (ICWMT 13), Beijing, China, 2018.
• [13] Egazaryants S. V. et al.: Oil slime Treatment Processes. Chemistry and Technology of Fuels and Oils 5(51), 2015, 506–515.
• [14] Hanafi A. S.: Experimental and Analytical Studies of Volatilization and Burning of Oil Sand Particles. Ph.D. thesis, The University of Calgary, Calgary, Alberta, Canada, 1979.
• [15] Hu G. et al.: Recent development in the treatment of oil slime from petroleum industry. Journal of Hazardous Materials 2(61), 2014, 470–490.
• [16] Jadidi N. et al.: The Most Recent Researches in Oily Sludge Remediation Process. Am. Journal of Oil and Chemical Technologies 2(10), 2019, 340–348.
• [17] Johnson O. A., Affam A. C.: Petroleum sludge treatment and disposal: A review. Environmental Engineering Research 24(2), 2019, 191–201 [http://doi.org/10.4491/eer.2018.134].
• [18] Kalmenova G. B., Balakayeva G. T.: Developing a model of oil slime processing. Bulletin of KazNTU. Series Physics and mathematics 3, 2019, 552–555.
• [19] Kunlong H. et al.: Status and prospect of oil recovery from oily sludge: A review. Arabian Journal of Chemistry 3(8), 2020, 6523–6543.
• [20] Lubanovic B.: Introducing Python: Modern Computing in Simple Packages 2nd Edition. O'Reilly Media, 2019.
• [21] Ma Z. et al.: Modeling and Simulation of Oil slime Pyrolysis in a Rotary Kiln with a Solid Heat Carrier: Considering the Particle Motion and Reaction Kinetics. Energy & Fuels 28(9), 2014, 6029–6037 [http://doi:10.1021/ef501263m].
• [22] Norzilah A. H., Nursalasawati R.: Alternating Direction Implicit (ADI) Method for Solving Two Dimensional (2-D) Transient Heat Equation. ASM Sci. J., Special for SKSM 26(6), 2019, 28–33.
• [23] Python interface to Tcl/Tk, Python Documentation, 2019 [https://docs.python.org/3/library/tkinter.html].
• [24] Romano F. et al.: Learn Web Development with Python//Packt Publishing Ltd, 2018.
• [25] Shan Z.: A Matched, Alternating Direction Implicit (ADI) Method for Solving the Heat Equation with Interfaces. Journal of Scientific Computing 63(1), 2015, 118–137.
• [26] Yao W.: Research and application of oil slime resource utilization technology in the oil field. IOP Conference Series Earth and Environmental Science 170(3), 2018 [http://doi:10.1088/1755-1315/170/3/032026].
• [27] Zhang X. et al.: Thermal Desorption Process Simulation and Effect Prediction of Oil-Based Cuttings. ACS Omega 7(25), 2022, 21675–21683 [http://doi:10.1021/acsomega.2c01597].
• [28] Ziyi W. et al.: Application and development of pyrolysis technology in petroleum oily sludge treatment. Environmental Engineering Research 26(1), 2021 [http://doi.org/10.4491/eer.2019.460].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).