نام پژوهشگر: پریسا ناییجی

بررسی آزمایشگاهی و مدل سازی سینتیک تشکیل هیدرات مخلوط های گازی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی شیمی 1391
  پریسا ناییجی   فرشاد ورامینیان

در این تحقیق، سینتیک تشکیل هیدرات مخلوط های گازی دو جزئی متان-اتان، متان-پروپان و متان-دی اکسید کربن مورد بررسی قرار گرفته شده است. آزمایشات در یک ظرف حجم ثابت و با دمای ثابت عملیاتی 277/15 کلوین و دور همزن راکتور ثابت 800 دور در دقیقه، یک بار با آب خالص و بار دیگر با محلول سدیم دودسیل سولفات با غلظت ppm 500 انجام شده اند. مخلوط گازهای متان و اتان در نسبت های مولی متفاوت متان ممکن است ساختار i، ii یا هر دو ساختار هیدرات را تشکیل دهند. اما دو مخلوط دیگر یعنی مخلوط متان-پروپان و متان-دی اکسید کربن تقریباً در تمامی نسبت ها تنها یک ساختار به ترتیب ii و i تشکیل می دهند. در حین تشکیل هیدرات، ترکیب مخلوط گازی و نحوه پر شدن حفرات تغییر می کند. بنابراین با پیشنهاد الگویتمی بر اساس قانون جذب سطحی لانگمویر، ترکیب مخلوط های گازی و کسر اشغال حفرات در هر لحظه محاسبه شدند. ترکیب در هر لحظه در این مخلوط ها بسته به میزان متان متغیر است. در بعضی از مخلوطها فرایند تشکیل هیدرات دو مرحله ای شده است، مانند نسبتهای 0/1، 0/2و 0/3 متان در مخلوط متان-اتان. علت آن می تواند به این صورت بیان شود که در غلظت های کم متان در مخلوط، با مصرف متان فاز گاز از اتان غنی شده و فشار مخلوط پس از اتمام متان در فاز گاز هنوز بیش تر از فشار تعادلی تشکیل هیدرات اتان است و بنابراین در مرحله دوم هیدرات از اتان خالص تشکیل می شود. ولی در غلظت های بالای متان در مخلوط، با مصرف متان و اتان و تشکیل هیدرات، اتان در فاز گاز مصرف شده و فشار مخلوط پس از اتمام اتان کم تر از فشار تعادلی تشکیل هیدرات متان است و بنابراین تشکیل هیدرات متوقف می شود. در حضور sds می توان گفت که گاز متان بیشتری وارد فاز آب می شود و بنابراین حضور sds سرعت تشکیل هیدرات را در مخلوط متان-اتان در اغلب نسبت ها و در مخلوط متان-دی اکسید کربن در نسبت های بالای متان افزایش می دهد، اما در مخلوط متان-پروپان تقریباً بی اثر است. در نهایت، سینتیک تشکیل هیدرات مخلوط های گازی با استفاده از روش ترمودینامیک طبیعی و معرفی یک نیروی محرکه ماکروسکوپیک، پیش بینی و با نتایج آزمایشگاهی به دست آمده مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد که این مدل به خوبی قادر به پیش بینی سرعت تشکیل هیدرات مخلوط های گازی است.