در این تحقیق با استفاده از روش مشارکت گروهی ، پارامترهای برهم کنش دوتایی برای معادله حالت مکعبی soave-redlich-kwong (srk) با استفاده از رابطه ای که تابع دما می باشد به دست آمده اند. نه گروه ch3 ، ch2 ،ch ، c ، ch4 (متان)، c2h6 (اتان)، co2 (دی اکسیدکربن)، n2 (نیتروژن) و h2s (سولفید هیدروژن) در این تحقیق معرفی شده اند که در اکثر ترکیبات گاز طبیعی یافت می شود و پارامترهای برهم کنش گروهی مربوط به این گروه ها بهینه شده اند. با استفاده از این روش ما قادر خواهیم بود که پارامترهای برهم کنش دوتایی را بین هر دو جزء i و j در هر دمایی محاسبه نماییم. شایان ذکر است که معادله پیشنهادی برای محاسبه پارامتر برهم کنش دوتایی در این تحقیق، تنها تابع خصوصیات بحرانی و ضریب بی مرکزی است یعنی همان خصوصیاتی که در معادله حالت مورد نیاز می باشند.

در این کار قاعده اختلاطی نیمه تجربی جدید در ادامه کار نصری فر-مشفقیان (2002) ارائه خواهد شد که قادر به محاسبه حلالیت اجزاء در تعادل بخار – مایع و مایع – مایع سیستم های آب – هیدروکربن در گستره وسیعی از دما خواهد بود. این قاعده اختلاط بجز برای هیدروکربن های حلقوی و سنگین که نیاز به چهار فراسنجه دارد تنها با داشتن سه فراسنجه قادر به پیش بینی داده های تعادلی بخار – مایع , مایع – مایع می باشد. در این تحقیق تعادل فازی مخلوط های حاوی اجزای اصلی گاز طبیعی با استفاده از قاعده اختلاط جدید (nm) و همچنین قاعده اختلاط ndd به همراه سه معادله حالت مکعبی pr ، srk و nb مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت و در ادامه برای چندین مخلوط گازی شیرین و ترش نتایج حاصل از قاعده اختلاط جدید (nm) بهمراه معادله حالت مکعبی pr با روابط تجربی و نیمه تجربی و نرم افزارهای مختلف موجود مورد مقایسه قرار گرفته و بهترین مدل برای پیش بینی محتوای آب گازها معرفی می گردد.

در این پروژه یک مدل ترمودینامیکی جدید بر پایه تئوری جامد محلول برای پیش بینی تعادلات جامد-مایع در ترکیبات دوتایی و مخلوطها از فشار اتمسفری تا فشارهای خیلی بالا توسعه داده شده است. برای بدست آوردن جوابهای مناسب، دما و آنتالپی تغییر فاز جامد-مایع pr در نرمال آلکانها با روابط جدیدی برازش شده اند. در این مدل در فاز مایع از معادلات حالت استفاده شده است. از دو قانون اختلاط واندروالس و nb و استفاده شده است. برای بهبود نتایج در فاز مایع در معادلات حالت از ضریب بر هم کنش از مدل wong-sandler و همکاران استفاده شده است. در قانون اختلاط jaubert دوتایی استفاده شده wilson استفاده شده است. در فاز جامد از مدل اکتییویته unifac اکتیویته است. این مدل جدید دارای نتایج مناسبی در فشارهای پایین و بالا می باشد. در این پروژه در فاز مایع از مدلهای اکتیویته نیز استفاده شده است که در این مدلها معادلات حالت به کار نرفته اند و مقایسه نتایج حاصل از مدل با مدلهای دیگر نشان از جوابهای مناسب مدل دارد. نتایج بدست آمده از مدل با مقادیر آزمایشگاهی در ترکیبات دوتایی و مخلوطهای چند جزئی مقایسه شده است و مشاهده می شود که مدل به خوبی این مقادیر را پیش بینی می کند.

در این پایان نامه با استفاده از روش های ترمودینامیکی javanmardi و همکاران (2000) و (2001)، masoudi و همکاران (2004) و (2005)، mohammadi و همکاران(2005) و tohidi و همکاران (1995)، شرایط تعادلی تشکیل هیدرات های گازی در حضور بازدارنده های ترمودینامیکی شامل الکل ها (متانول و اتیلن گلیکول) و الکترولیت ها (کلرید سدیم، کلرید پتاسیم و کلرید کلسیم) پیش بینی می شود. سپس این روش های ترمودینامیکی با داده های آزمایشگاهی موجود در مراجع علمی مقایسه شده و هماهنگی خوبی بین این روش های ترمودینامیکی و داده های آزمایشگاهی موجود مشاهده می شود. شپس بر اساس روش masoudi و همکاران (2004) و (2005)، پارامترهای برخورد دوتایی جدیدی بین دوتایی های متانول-کلرید سدیم، متانول-کلرید پتاسیم، متانول-کلرید کلسیم، اتیلن گلیکول-اتان و اتیلن گلیکول-پروپان در قانون اختلاط غیر وابسته به دانسیته، ndd، به دست می آید. پس از بررسی ترمودینامیکی شرایط تشکیل هیدرات های گازی در حضور مخلوط الکترولیت ها و الکل ها، به بررسی آزمایشگاهی شرایط تجزیه هیدرات های گازی در حضور الکل ها پرداخته می شود. آزمایش ها در یک سلول فشار بالا و با روش حجم ثابت انجام می شود. این سلول از جنس فولاد ضد زنگ می باشد که قابلیت تحمل فشار تا bar150 را دارد. دمای رآکتور توسط یک حمام کترل کننده دما با دقت 1/0±کلوین کنترل می شود. فشار سلول توسط یک فشارسنج با خطای 0.25% از کل مقدار اندازه گیری شده، کنترل می گردد. اطلاعات فشار و دمای سیستم در طول آزمایش در کامپیوتر ذخیره می شود. درصد اجزاء مخلوط گازی متان، اتان و پروپان نیز به وسیله دستگاه کروماتوگرافی گازی نوعvarian cp-3800 اندازه گیری می شود. قبل از شروع هر آزمایش، سلول تعادلی توسط آب مقطر شستشو داده می شود. سپس هوای درون راکتور توسط پمپ خلأ تخلیه می گردد. سپس 30 سانتی متر مکعب از محلول ساخته شده که شامل درصد وزنی الکل (متانول و یا اتیلن گلیکول) است، به سلول تزریق می شود. سپس با باز کردن شیر ورودی گاز، فشار رآکتور تا فشار مورد نظر افزایش می یابد. سپس دمای سلول به آرامی کاهش می یابد تا هیدرات تشکیل شود. تشکیل هیدرات توسط مشاهده چشمی و هم به وسیله افت فشار قابل رویت می باشد. پس از اطمینان از تشکیل هیدرات، دمای راکتور با سرعت 0.1 کلوین بر ساعت افزایش می یابد تا هیدرات تجزیه شود. پس از تجزیه تمامی هیدرات، تغییر شیب قابل ملاحظه ای در منحنی دما-فشار سیستم مشاهده می شود که این تغییر ناگهانی شیب نقطه تجزیه هیدرات را مشخص می کند. در این کار، دمای تجزیه هیدرات متان در حضور 5.94، 9.98 و 19.9 درصد وزنی متانول و 10 و 25 درصد وزنی اتیلن گلیکول به صورت آزمایشگاهی اندازه گیری شده است. همچنین دمای تعادلی تجزیه مخلوط هیدرات متان، اتان و پروپان در حضور 25 درصد وزنی اتیلن گلیکول اندازه گیری شده است. داده های آزمایشگاهی در این کار با داده های آزمایشگاهی موجود در مراجع علمی و همچنین با مدل های ترمودینامیکی مقایسه شده و هماهنگی خوبی مشاهده شده است.

در این پایان نامه، شرایط تعادلی تشکیل و تجزیه هیدرات متان و همچنین هیدرات مخلوط گاز طبیعی سنتز شده درون محیط متخلخل سیلیکاژل به صورت آزمایشگاهی اندازه گیری شده است. برای این منظور از سیلیکاژل به صورت پودر با دانه های کروی با اندازه حفره های 6، 10 و 15 نانومتر استفاده شده است. در مرحله نخست ویژگی های فیزیکی سیلیکاژل 10 و 6 نانومتر که در تحقیقات پیشین اشاره نشده بود توسط روش جذب گاز نیتروژن انجام شده است. مشاهدات نشان داده است که سیلیکاژل دارای توزیعی از اندازه حفره ها در مقیاس مزو می باشد. از این رو می توان آن را مشابه محیط رسوبات دریاها و اقیانوس ها دانست. محققین مختلف از روش های متفاوتی برای انجام ازمایش ها در محیط متخلخل استفاده گرده اند. برای انجام آزمایشات از روش شکلی و گرمایش پلکانی استفاده شده است. مرحله اول انجام آزمایش ها با بررسی شرایط تجزیه هیدرات متان در سه نمونه سیلیکاژل ذکر شده انجام شده است. برای بررسی صحت این کار آزمایشگاهی، نقاط تعادلی به دست آمده با نقاط آزمایشگاهی موجود در مراجع مقایسه شد و از هماهنگی خوبی با کار سایر محققین برخوردار بوده است. در مرحله دوم آزمایش ها بررسی تعادل هیدرات گاز طبیعی سنتز شده در سیلیکاژل برای اولین بار مورد مطالعه قرار گرفته است. در هر دو مورد حضور محیط متخلخل باعث انتقال شرایط تعادلی به دمای پایینتر و فشار بالاتر در مقایسه با آب آزاد می شود. برای بررسی صحت نتایج آزمایشگاهی و همچنین به دست آوردن روشی که بتواند پیش بینی های دقیقتری را ارائه دهد در این کار از مدلسازی ترمودینامیکی نیز بهره گرفته شده است. مرحله اول برای شروع مدلسازی بر آورد پارامتر های لازم برای بر آورد اثر موئینگی و به ویژه انرژی بین سطحی بوده است که این امر با استفاده از داده های تجربی و معادلاتی که در فصل مدلسازی توصیج داده شد میسر شده است. دو رویکرد کلی فعالیت و فوگاسیته برای مدلسازی به کار گرفته شده اند. مدل فعالیت مبتنی بر روش پایه واندروالس پلاتیو و تعادل بین دو فاز است و از برابری پتانسیل شیمیایی استفاده می کند در حالیکه مدل فوگاسیته بر فرض برابری فوگاسیته آب در فاز های مختلف استوار است و درحقیقت تعادل بین سه فاز را در نظر می گیرد. اما از آنجا که انــرژی بین سطحـــی می تواند با توجه به شرایــط محیطی از جمله دما و اندازه حفره تغییر کند، تأثیر این پارامتـــرها با معرفی رابطه ای تجربی در معادلات گنجانده شده است. در نهایت با مطالعه نتایج تجربی به دست امده و مقایسه با نتایج سایر محققین و همچنین بررسی مدل های ترمودینامیکی می توان نتایج زیر را بر شمرد: آب جذب شده توسط سیلکاژل به هیچ وجه جذب شیمیایی نیست بلکه در فرایند تشکیل هیدرات درست مشابه آب درون رسوبات اعماق دریا ها و اقیانوس ها شرکت می کند و شرایط تشکیل هیدرات را به دمای پاییـنتر و فشار بالاتر سوق می دهد. با کاهش قطر حفره های محیط متخلخل شرایط بازدازندگی این محیط افزایش می یابد و این به دلیل افزایش اثر موئینگی و کاهش فعالیت آب می باشد. با کاهش قطر حفره ها به صرف زمان بیشتر و سرمایش تا دمای پائین تری نیاز است چراکه در حفره های کوچک تر کاهـــش نقطه انجماد آب بیشتر است و به طبع نقطه چهار گانه نیز به دمای پایینتری سوق داده می شود با توجه به ویژگیهای سیلیکاژل به کار رفته و مقایسه داده های تجربی به دست آمده با داده های تجربی سایر محققین به این نتیجه میرسیم که هیدرات بر خلاف تصور بسیاری درون حفره های محیط متخلخل تشکیل می شود و نه در فضای بین ذرات محیط. نتایج مربوط به مدلسازی نشان می دهد که در مجموع رویکرد برابری فوگاسیته نتایج بهتری را نسبت به رویکرد فعالیت در اکثر موارد نشان می دهد. برای هیدرات متان در محیط متخلخل این دو مدل دقت تقریبا یکسانی دارند. این دقت برای هیدرات پروپان و اتان برای مدل فعالیت تا حدی کاهش می یابد ودر مورد مخلوط گاز طبیعی نتایج تقریبا مشابهی به دست می آید. با توجه با نتایج مدلسازی می توان گفت قدرت پیش بینی هر دو مدل برای حفره های با شعاع کوچک تر کاهش می یابد که این عامل را می توان به افزایش اثر موئینگی و افزایش فشار لازم برای تشکیل هیدرات نسبت داد. انرژی بین سطحی آب–هیدرات را می توان وابسته به تغییرات دما و نوع ساختار هیدرات و اشغال حفره های پیوندی دانست. به عبارتی در هیدرات با ساختار ii که دارای حفره های پیوندی بیشتری است انرژی بین سطحی افزایش می یابد. و از سوی دیگر با افزایش دما و افزایش درصد اشغال حفره ها انرژی بین سطحی کاهش می یابد. اصلاح پارمتر انرژی بین سطحی و استفاده از آن در مدل فعالیت نتایج پیش بینی مربوط به مخلوط گاز طبیعی را بهبود می بخشد.

در این پایان نامه با استفاده از معادلات حالت نصری فر-بولند(nb)، پنگ-رابینسون(pr) و ردلیچ-ونگ-پنگ-رابینسون(rk-pr) و با درنظر گرفتن پارامترهای برهم کنش دوتایی به بررسی پوشش فازی(phase envelope)، نقطه ی شبنم(dew point)، فاکتور تراکم پذیری(compressibility factor) و اندازه مایع گاز میعانی(gas condensate) می پردازیم. پارامتر برهم کنش دوتایی به کار گرفته شده برای معادلات pr78 و nb، تابعی از دما بوده و با استفاده از روش ترکیب گروه ها محاسبه می شود. مخازن گاز میعانی جزء مخازن گازی خیلی پیچیده محسوب شده و چون نسبت گاز به مایع در آن ها خیلی بالاست معمولا به تعداد زیادی از اجزا نیاز است تا به طور شایسته ای رفتار سیستم های گاز میعانی را توصیف شود. برای توصیف جزء c7+ گاز میعانی معمولا آن را داخل گروه های کربنی تنها(scn) می شکنند و خواص بحرانی گروه های scn را با روابطی محاسبه می کنند. در این کار برای شکستن جزء c7+ به گروه های scn از دو روش پدرسن و گاما استفاده شده و همچنین برای محاسبه ی خواص بحرانی گروههای scn از چهار روش لی-کسلر، ریاضی-دوبرت، تاو و وین استفاده شده است.

آلودگی محیط زیست و انتشار گازهای گلخانه ای از مهمترین معضلات بشر در قرن حاضر است. بنابراین باید با به کارگیری ابزار و روش های مناسب و اقتصادی این مشکلات را کنترل کرد. به علاوه با توجه به معضل کمبود سوخت و انرژی، استفاده از روش های تصفیه گازهای حاصل از منابع تجدیدپذیر، ضروری به نظر می رسد. از جمله گازهای آلوده ای که با دارا بودن درصد بالای متان می تواند به عنوان منبعی وافر از انرژی استفاده شود، گاز دفنگاه می باشد. یکی از روش های ساده و کم هزینه برای حذف آلاینده هایی مثل سولفید هیدروژن که گازی به شدت سمی و خورنده است، بیوفیلتراسیون می باشد. در این روش با عبور گاز آلوده از میان بستری حاوی میکروارگانیسم، تصفیه صورت می گیرد. در این مطالعه نیز به منظور بررسی کارایی بیوفیلتر در حذف آلاینده سولفید هیدروژن از گاز دفنگاه، ستون بیوفیلتری از جنس پلگسی گلاس با قطر 15 سانتی متر و ارتفاع 2 متر طراحی و ساخته شد. این ستون با بستر طبیعی حاوی ورمی کمپوست تولید شده در دفنگاه و گوش ماهی، به کار گرفته شد. کارایی این بیوفیلتر در دو غلظت متفاوت از گاز دفنگاه در شرایط دمای محیط و فشار اتمسفری بررسی شد. راندمان دستگاه برای غلظت (ppm)30 در دبی 2 لیتر بر دقیقه، 90 درصد می باشد.

امروزه ایستگاه های تقلیل فشار گاز بخش مهمی از سیستم گازرسانی بوده که با اشکال و تجهیزات متفاوت طراحی و نصب می گردند. با پیشرفت علوم و فن آوری، ساخت این تجهیزات به طور مرتب تغییر و ارتقا می یابد. هدف از طراحی این تجهیزات، کاهش فشار جریان گاز ورودی به شهرها جهت استفاده ی گاز در مصارف خانگی می باشد. ایستگاه های تقلیل فشار شامل فیلتر، هیتر، رگلاتور و سیستم های کنترلی می باشد.این ایستگاه ها که در ورودی شهرها نصب می شوند، با استفاده از شیرهای فشار شکن، فشار گاز طبیعی را به میزان مورد نیاز کاهش می دهند. طی این کاهش فشار، پدیده ی ژول- تامسون اتفاق می افتد و گاز طبیعی دچار افت دما می شود. در صورت وجود بخار آب در گاز طبیعی، افت دما باعث تشکیل هیدرات های گازی می شود. که معمولا باعث گرفتگی در خطوط لوله و خطراتی نظیر انفجار خط لوله ی انتقال گاز می گردد. از آنجایی که دمای هوا، روی جریان گاز عبوری از لوله تاثیرگذار خواهد بود لذا در ماه های سرد سال امکان ایجاد شرایط نامساعد فوق نسبت به سایر ماه ها بیشتر است.به همین دلیل و جهت جلوگیری از تشکیل هیدرات های گازی در اثر این پدیده، از هیترها جهت پیش گرمایش جریان گاز استفاده می گردد. این هیترها از نوع حمام آب غیرمستقیم می باشد و به عنوان یک مبدل سه سیالی (گاز- آب-گاز) عمل می کنند و بخشی از جریان گاز طبیعی خروجی از ایستگاه، به عنوان سوخت هیتر مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجاییکه این هیترها بازده بالایی ندارند و بخشی از گاز، جهت استفاده در هیتر مصرف می گردد ، تحقیق و پژوهش جهت بررسی روش هایی که به وسیله ی آن بتوان بازده هیترها را بالا برد یا جایگزین هایی برای آن ها مطرح نمود، در جریان است. ایستگاه های تقلیل فشار گاز جهت گرمایش، از هیترهای حمام آب غیر مستقیم (indirect water bath heater) استفاده می کنند. این هیترها پیش از ورود به تجهیزات فشارشکن در ایستگاه تعبیه می شوند. در پایان نامه پیش رو روش های مطرح شده جهت جایگزینی، حذف یا بهینه سازی مورد بررسی، مقایسه و شبیه سازی قرار می گیرد. ضمن این که برآورد اقتصادی روش های فوق نیز اعمال خواهد شد تا از لحاظ امکان پذیری و صرفه ی اقتصادی جهت اجرایی شدن به جای سیستم های متداول، قادر به یک مقایسه ی جامع و کمی بین سیستم های پیشنهادی باشیم. در ابتدا ضروری است که شرایط عملیاتی ایستگاه تقلیل فشار گاز در شرایط واقعی مشخص باشد که اطلاعات مربوط به آن توسط شرکت گاز استان فارس در اختیار اینجانب گذاشته شد. سپس با توجه به داده های مذکور و با استفاده از بسته های نرم افزاری شبیه سازی، می بایست این شرایط شبیه سازی شود، تا میزان صحت نتایج آن در مقایسه با مقادیر شرایط واقعی مشخص شود. در بخش دیگر از پایان نامه، روش های پیشنهادی و جایگزین، شبیه سازی و تحلیل اقتصادی خواهد شد. سابقه تحقیقات در زمینه ی روش های بهینه در ایستگاه های تقلیل فشار گاز به اوایل دهه ی 90 میلادی باز می گردد. در سال 1991 kucerjia سیستم پیشنهادی بر اساس توربواکسپندر را ارایه نمود. از آن جاییکه فرایند انبساط گاز همراه با تولید انرژی می باشد و در اثر انبساط در رگلاتور، این انرژی هدر می رود استفاده از توربین جهت انبساط گاز می تواند به عنوان راه حلی برای جلوگیری از اتلاف انرژی ناشی از انبساط گاز تلقی شود.tunkel et al. در سال 1996 سیستم جایگزین بر مبنای لوله ی گردابی را پیشنهاد نمودند که به طور کامل ایستگاه را بی نیاز از وجود هیتر می نماید. در سال 2000 williams روش دیگری براساس استفاده از کمپرسورهای هوا جهت گرم نمودن گاز ارایه نمود.و در نهایت lourenco & millar در سال 2009 سیستم پیشنهادی kucerjia را اصلاح و بهینه نمودند. جایگزینی توربواکسپندر با شیر فشارشکن جزو موارد مورد بررسی می باشد که نتایج شبیه سازی در این حالت با نتایج شبیه سازی سیستم های متداول مقایسه می شود. ضمن اینکه روش های پیشنهادی دیگر مانند استفاده از هیتر برقی و لوله ی گردابی ساخته و طراحی شده برای این هدف، نیز مورد بررسی قرار می گیرد. تا در نهایت با مقایسه ی مزایا و معایب روش های مختلف بتوان به یک جمع بندی جامع در مورد کلیه سیستم های جایگزین سیستم فعلی ایستگاه تقلیل فشار گاز طبیعی رسید.

میزان حلالیت تعادلی گازهای اسیدی دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن توسط فشار جزئی آن محاسبه می گردد. فشار جزئی گازهای اسیدی در حلال های آمینی مونواتانول، دی اتانول و متیل دی اتانول و مخلوط آنها که بیشترین کاربرد را در واحدهای فرآوری گاز دارند، محاسبه و پیش بینی می شوند. مدل پیشنهادی در این پایان نامه براساس مدل کنت و آیزنبرگ و مدل گابریلسن است، هنگامی که که هر دو فاز مایع و گاز در حال تعادل ایده آل فرض می شود و با استفاده از ضرایب تعادل واکنش شیمیایی و ضرایب قانون هنری یک رابطه صریح و ابتکاری بدست می آید. با استفاده از نتایج بدست آمده از حالت تک آمین مدل قادر است فشار جزئی در مخلوط آمین را بدون هیچ پارامتر اضافی و بهینه یابی پیش بینی کند. رابطه پیشنهادی در محدوده ی گسترده ای از دما و غلظت آمین برقرار است و برخلاف مدل گابریلسن محدوده ی بارگذاری بالاتر از 5/0 را نیز پوشش می دهد. تغییرات غلظت گونه های مختلف موجود در فاز مایع به خوبی توسط مدل محاسبه می شود. برای دست یابی به نتایج نهایی نیاز به محاسبات پیچیده و حل دستگاه معادلات غیرخطی نیست و تعداد پارامترهای کمتری نسبت به مدل کنت و آیزنبرگ به کار رفته است. مدل پیشنهادی نتایج قابل قبولی دارد و به خوبی داده های تجربی را پیش بینی می کند.

مدل جذب دوتایی، طی سالیان متمادی برای تخمین میزان جذب گازها بر روی پلیمرهای شیشه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. یکی از ایرادات وارد بر این مدل ، ضعف آن در تخمین میزان جذب آن دسته از موادی است که در منحنی جذب خود، دارای نقطه ی عطف می باشند. فنگ در سال 2007، با انجام اصلاحاتی بر روی این مدل به رابطه ی جدیدی دست یافت. در این گزارش، تعدادی از غشاهای پلی ایمیدی مورد استفاده در فرایند جداسازی دی اکسید کربن از گاز طبیعی را انتخاب کرده و به پیشگویی میزان جذب توسط هر دو مدل جذبی ذکر شده در بالا، پرداخته ایم. اتصالات عرضی نیز فاکتور مهمی در افزایش و یا کاهش میزان جذب در غشاهای پلیمری است. از این رو لازم بود تا مطالعه ای بر اثر اتصالات عرضی بر میزان جذب غشاهای پلی ایمیدی، نیز داشته باشیم. سپس با استفاده از رابطه ی بسط داده شده ی دوتایی، به بررسی میزان جذب مخلوط 50/50 از این دو ماده پرداختیم. از آنجا که مدل جذبی فنگ، برای تخمین میزان جذب مخلوط گازها، رابطه ای ارائه نداده بود، با انجام فرضیاتی توانستیم این مدل را برای مخلوط گازها بسط داده و نتایج حاصل از این دو رابطه را با یکدیگر مقایسه کنیم. پس از آن با محاسبه ی میزان همبستگی های ترمودینامیکی و سینتیکی میان مولکول های موجود در سیستم، صحت نتایج حاصل از پیشگویی مدل های جذبی بالا را بررسی کردیم. با محاسبه ی میزان تابع همبسته شدن، به امکان پذیری پدیده ی خوشه ای شدن در طی فرایند جداسازی غشایی پرداخته و نتایج را طی نمودارهایی ارائه کردیم. در نهایت میزان فاکتور غیرایده آلی را از تابع خوشه ای شدن محاسبه و آن را با فاکتور همبستگی ترمودینامیکی حاصل از این دو مدل جذبی، مقایسه نمودیم.

پدیده رسوب واکس در مخازن نفتی در مراحل مختلف عملیات تولید، انتقال و فرآوری مشاهده می شود. تشکیل واکس پدیده ای نامطلوب است زیرا منجر به انسداد خط لوله و تجهیزات عملیاتی می شود که در نتیجه سبب کاهش نرخ جریان و یا افت فشار زیاد می شود و به دلیل زمان وقفه تولید برای حذف آن بسیار پر هزینه است. راه حل های متفاوتی برای کاهش رسوب واکس پیشنهاد شده است که می توان به عایق کردن، تکنولوژی های تزریق مواد شیمیائی و استراتژی های مدیریت گرمائی اشاره کرد که همگی شان مستلزم هزینه های زیادی است. منطقی ترین روش پیش بینی شرایط واکس و ممانعت از تشکیل آن است. در این تحقیق سه سیستم نرمال آلکانی شامل نرمال تترادکان+ نرمال هگزادکان، نرمال هگزاادکان+ نرمال اکتادکان و نرمال آندکان+ نرمال اکتادکان مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته و داده های wdt آن بر حسب درصد وزنی به دست آمده است. از مدل های اکتیویته ideal solution، regular solution،wilson predictive ،predictive uniquac وunifac برای پیش بینی تعادلات جامد- مایع در ترکیبات دوتائی استفاده شد که نیازی به استفاده از معادله حالت ندارند. در نهایت با مقایسه نتایج مدل ها با داده های آزمایشگاهی، مدل اکتیویته ای که تطابق قابل قبولی با داده های آزمایشگاهی دارد برای هر یک از دو فاز مایع و جامد پیشنهاد شده است.

در این کار پارامترهای سینتیکی در مراحل تشکیل و تجزیه هیدرات متان مانند زمان تأخیر، سرعت اولیه تشکیل هیدرات، پایداری هیدرات در فشار اتمسفریک و ظرفیت ذخیره سازی هیدرات متان در حضور آب خالص و محلول های با غلظت های مختلف از مایعات یونی به صورت آزمایشگاهی بررسی شد و یک رابطه نیمه تجربی بر مبنای داده های آزمایشگاهی، برای محاسبه زمان تأخیر ارائه شده است. از نتایج مشخص گردید که هر سه مایع یونی 1-بوتیل 3-متیل ایمیدازولیوم تترا فلوروبورات، 1-بوتیل 3-متیل ایمیدازولیوم دی سیانامید و تترا اتیل آمونیوم کلراید که مورد استفاده قرار گرفتند، زمان تأخیر تشکیل هیدرات متان را نسبت به آب خالص افزایش می دهند. در مورد پارامتر سرعت اولیه تشکیل هیدرات متان، دو مایع یونی دارای کاتیون از شاخه ایمیدازولیوم سرعت اولیه تشکیل هیدرات را افزایش می دهند، در حالیکه مایع یونی دارای کاتیون از شاخه آمونیوم سرعت اولیه تشکیل هیدرات را کاهش می دهد. هر سه مایع یونی پایداری هیدرات در فشار اتمسفریک را کاهش می دهند و سرانجام هر سه مایع یونی ظرفیت ذخیره سازی هیدرات را افزایش می دهند. همچنین رابطه ارائه شده برای محاسبه زمان تأخیر از دقت خوبی برخوردار است.

در این کار شرایط تشکیل ساختار h هیدرات متان با استفاده از روش ترمودینامیکی واندروالس-پلاتیو بررسی شده و با داده های آزمایشگاهی سایر محققین مقایسه شده است. علاوه بر این، شرایط تشکیل ساختار h هیدرات متان در حضور سیکلواکتان، 3و3-دی متیل-1-بوتن، 2-پنتانون و3-پنتانون به طور آزمایشگاهی اندازه گیری شده است. داده های آزمایشگاهی در محدوده فشاری 20 تا 70 بار به دست آمده اند. داده های آزمایشگاهی بدست آمده برای سیکلواکتان و3و3-دی متیل-1-بوتن با داده های آزمایشگاهی سایر محققین و مدل های ترمودینامیکی مقایسه شده و تطابق خوبی مشاهده شده است. اما برای دو سیستم 2-پنتانون و3-پنتانون نتایج آزمایشگاهی بدست آمده نشان داد که این دو هیدروکربن به جای اینکه به عنوان یک تشکیل دهنده ساختار h هیدرات، عمل کنند، مانند یک بازدارنده ترمودینامیکی برای ساختار i متان عمل کردند.

یکی از مهم ترین عوامل برای پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات گازی برآورد دقیق محتوای آب از گاز طبیعی است. داده های تجربی محتوای آب گاز طبیعی در تعادل با هیدرات های گازی، یخ، و آب (ناحیه ای بین هیدرات گازی و یخ) خیلی محدود هستند، دلیل این محدودیت بر این واقعیت استوار است که غلظت آب درفاز گازی کم است و اندازه گیری آن مشکل و زمان رسیدن به شرایط تعادل بسیار طولانی می باشد. خطا در آزمایش ها و اندازه گیری ها باعث ایجاد داده هایی می شود که غیر قابل اعتماد هستند، پس این داده ها برای استفاده باید مورد بررسی قرار گیرند. هدف در این تحقیق طراحی آزمونی برای سازگاری ترمودینامیکی داده های آزمایشگاهی تعادل فازی در فشار ثابت است، که اساس آن معادله گیبس دوهم می باشد. در این روش آنتالپی باقیمانده در فشار ثابت محاسبه می شود. نتایج نشان می دهد آزمون طراحی شده با استفاده از معادله حالتvpt به میزان قابل قبولی کیفیت داده ها را نشان می دهد.

هیدرات های گازی کریستال هایی شبیه یخ می باشند. در این نوع کریستال ها هیچ نوع پیوند شیمیایی بین مولکول های آب(میزبان) و مولکول های گاز(مهمان) محبوس شده به وجود نمی آید. هیدرات های گازی عموماً در خطوط انتقال گاز و در صنایع مربوط به گاز طبیعی دیده می شوند. زیرا هیدرات ها در مسیر خطوط انتقال و تجهیزات فرآیندی تجمع نموده و آن را مسدود می کنند که باعث آسیب دیدگی یا تخریب تجهیزات می شوند. یکی از روش های پیشگیری و کنترل تشکیل هیدرات استفاده از بازدارنده های سینتیکی می باشد. بازدارنده های سینتیکی هیدرات، بازدارنده هایی هستند که در غلظت های پایین قادرند زمان تشکیل هیدرات را در سیستم آب-هیدروکربن مستعد تشکیل، به تاخیر بیندازند. مدت زمانی را که تشکیل هیدرات به تعویق می افتد، زمان تاخیر می گویند. موضوع این پایان نامه مطالعه تجربی زمان تاخیر تشکیل هیدرات متان در حضور بازدارنده سینتیکی پلی وینیل پیرولیدن(pvp) می باشد. همچنین اثر اضافه کردن 1-بوتیل 3- متیل ایمیدازولیوم تترافلورابورات (bmim-bf4) به pvp بر روی زمان تاخیر بررسی گردید. علاوه بر اندازه گیری زمان تاخیر تشکیل هیدرات متان سایر پارامتر های سینتیکی از قبیل سرعت اولیه تشکیل، پایداری و ظرفیت ذخیره سازی هیدرات نیز اندازه گیری شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که بازدارنده سینتیکی pvp زمان تاخیر و سرعت اولیه تشکیل هیدرات را به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش می دهد در حالیکه استفاده از ترکیب pvp و bmim-bf4 زمان تاخیر و سرعت اولیه تشکیل هیدرات را نسبت به زمانی که فقط از بازدارنده سینتکی pvp استفاده شد، کمتر می کند. همچنین حضور pvp و bmim-bf4 باعث کاهش پایداری هیدرات در فشار 1 اتمسفر و دمای 6- درجه سانتیگراد می شود. یکی دیگر از نتایج این تحقیق افزایش ظرفیت ذخیره سازی گاز متان در حضور بازدارنده سینتیکیpvp می باشد.

هدف از انجام این تحقیق آگاهی از مدل سازی و رفتار فازی گاز طبیعی، به دلیل وجود مشکلاتی که در فرایند های سرما ساز وجود دارد می باشد. وجود برخی از ترکیبات در مخلوط گاز طبیعی باعث ایجاد جامد و مسدود شدن تجهیزات می گردد. از آنجا که متان به عنوان جزء اصلی در گاز طبیعی و دی اکسید کربن به عنوان جزئی است که احتمال تشکیل جامد آن بسیار زیاد می باشد لذا مخلوط دوتایی دی اکسید کربن- متان بسیار مورد بررسی قرار گرفته است. از طرفی یکی از دلایل اصلی توسعه مدل ترمودینامیکی سیال- جامد، کمبود داده های آزمایشگاهی این سیستم ها می باشد. در این تحقیق مدل سازی مخلوط دوتایی دی اکسید کربن- متان در درصد ترکیب های مختلف دی اکسید کربن و همچنین مخلوط های سه تایی دی اکسید کربن- متان- اتان و دی اکسید کربن- متان- نیتروژن و اثر ترکیبات اتان و نیتروژن در تعادل بخار- جامد مورد بررسی قرار گرفته و نتایج به دست آمده، علاوه بر مقایسه با داده های آزمایشگاهی با نتایج مدل شده توسط افراد مختلف مقایسه شده است. در این تحقیق از یک مدل ترمودینامیکی برای بررسی تعادل جامد- گاز مربوط به ترکیبات گازی شامل دی اکسید کربن استفاده شده است. برای انجام محاسبات در فاز گازی از معادلات حالت nb، ppr78 و srk و برای محاسبه فوگاسیته فاز جامد در حالت خالص از مدل ارائه شده توسط پرانیتز استفاده شده است. به منظور محاسبه و برای مخلوط ها از قانون اختلاط واندروالس استفاده شده است. به منظور کمینه کردن تفاوت بین نتایج محاسبات و مقادیر تجربی برای کمیت های تعادلی مخلوط های گازی، از پارامتر بر هم کنش دوتایی که به صورت تابعی از دما بوده و از روش ترکیب گروه ها محاسبه می گردد استفاده شده است. نتـایج نشان می دهد که در حالت کلی معادله حالت nb با دقت بیشتری نسبت به معادلات دیگر نتایج آزمایشگاهی را پیش بینی می نماید.

در این پایان نامه یک روش جدید برای کوپل کردن سه راکتور ارائه شده است. در این کار همزمان سه محصول متانول، هیدروژن و دی متیل اتر را می توان بدست آورد. لازم به ذکر است که هر سه این محصولات به عنوان سوخت جدید امروزه مورد توجه قرار گرفته اند. از طرف دیگر دو واکنش گرمازا تولید متانول و دی متیل اتر از گاز سنتز را با واکنش گرماگیر هیدروزن زدایی از سیکلوهگزان کوپل شده است. در این کوپل جدید هیچ انررژی صرف پیش برد این سه واکنش نشده است. مزیتهای این کوپل جدید نسبت به کوپلهای معمولی عبارتند :1- افزایش میزان هیدروژن تولیدی در راکتور گرماگیر 2- تولید همزمان متانول و دی متیل اتر از گاز سنتز 3- افزایش تولید متانول 4- ذخیره سازی مناسب انرژی 5- یکی کردن سه فرآیند و در نتیجه بهبود عملکرد راکتورها 6- حذف دو سیستم سرمایشی(برای واکنشهای گرما زا) و یک سیستم گرمایشی(برای واکنش گرماگیر) 7- کاهش حجم دستگاه 8- کاهش هزینه ها. در ادامه این پایان نامه بررسی 1- جریان ناهمسو 2- اثر غشا جدا کننده آب برای پیش برد واکنش تولید متانول 3- اثر اضافه کردن گاز هیدروژن باقی مانده در خروجی راکتورهای گرمازا به وسیله غشا.

در این پایان نامه با استفاده از مدل های اکتیویته و معادلات حالت، تعادل بین آب و اتانول با پلی وینیل الکل، پلی وینیل کلرید، پلی گلیکول شاخه دار، پلی پروپیلن گلیکول، پلی تترامتیلن گلیکول، پلی اتیلن اکسید و پلی کربنات پیش بینی و نتایج بدست آمده با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده است. مدل های اکتیویته ی استفاده شده در این پژوهش شامل مدل های unifac، unifac-fvو uniquac-hb می باشند که با توجه به مدل اکتیویته انتخابی و حلال استفاده شده، پیشنهادهایی برای بهبود نتایج حاصل از این مدل ها در مدل سازی سیستم های تعادلی پلیمر-حلال ارائه گردیده است. یکی از این پیشنهادها که بر روی مدل های unifac، unifac-fv و unifac-hb اعمال شده است، استفاده از ضریبی از تعداد مونومرها، به عنوان سهمی از زنجیره ی پلیمری در حال بر هم کنش با مولکول های حلال می باشد. نتایج حاصل از این پیشنهاد به ترتیب تحت عنوان unifac-ns، unifac-fv-ns و unifac-hb-ns ارائه شده است. معادلات حالت استفاده شده شامل: معادله حالت پنگ-رابینسون با استفاده از قانون اختلاط وانگ-سندلر و scmr به همراه مدل اکتیویته uniquac-hb برای مخلوط وهمچنین معادله حالت pc-saft می باشد. نتایج بدست آمده بیانگر مناسب بودن مدل اکتیویته پیشنهادی با فرض طول موثر زنجیر و معادله حالت پنگ-رابینسون به همراه قانون اختلاط scmr، نسبت به سایر مدل های استفاده شده در این پایان نامه می باشند.

لوله های انتقال نفت و گاز ممکن است در اثر رسوب واکس مسدود شوند و دستگاههای عملیاتی اغلب با کاهش بازده و یا از کارافتادگی در اثر تشکیل و رسوب واکس مواجه شوند. دمای تشکیل واکس، دمایی است که اولین ذرات هیدروکربنهای جامد تشکیل می شود که عموما در آزمایشگاه اندازه گیری می شود. روش های متفاوتی برای پیش بینی این دما تحت قالب دو نوع مدل ترمودینامیکی متفاوت ارائه شده است. در یکی از این مدل ها فرض می شود که فاز واکس رسوب شونده، یک محلول جامد می باشد و در دیگر مدل فرض می شود که فاز واکس از چند جامد مجزا و خالص تشکیل شده است. در مدل محلول جامد معمولا از یک معادله حالت برای تعادل بخار- مایع استفاده می شود و یک مدل ضریب فعالیت برای بررسی تعادل جامد- مایع به کار برده می شود. در مدل چند جامدی چون فاز جامد بصورت خالص در نظر گرفته می شود احتیاجی به مدل ضریب فعالیت برای توصیف فاز جامد نمی باشد. تنها از یک معادله حالت برای بررسی تعادل بخار-مایع استفاده می شود و فوگاسیته جامد از طریق معادله حالت محاسبه می شود. در این پژوهش مدل چند جامدی با استفاده از مدل نیکیتا و همکارانش برای پیش بینی دما و مقدار واکس رسوب داده، استفاده شده است. برای به دست آوردن ترم تصحیح پوینتینگ در فشارهای بالا نیز از مطالعه غنایی و همکارانش استفاده شد. برای تفکیک جز سنگین اضافی نیز از یک روش ابداعی بر پایه روش کتز استفاده شد. برای به دست آوردن خواص بحرانی، ضرایب بی مرکزیت و خواص نقطه ذوب از روابط ریاضی- السحاف، ون و غنایی استفاده شد همچنین جهت محاسبه فوگاسیته اجزای خالص و مخلوط نیز از معادله حالت پنگ- رابینسون بهبود یافته فیضی و همکارانش استفاده شد.نتایج حاصل از شبیه سازی ابتدا برای اعتبار سنجی مدل حاضر با سیستم هایی که قبلا مورد مطالعه قرار گرفته بودند مقایسه شد. سپس میزان تشکیل واکس در دماهای مختلف برای مخلوط گاز طبیعی واحد متان زدای ردیف اول پالایشگاه سوم شرکت مجتمع گاز پارس جنوبی توسط مدل حاضر پیش بینی شد.

در این پایان نامه شرایط تشکیل هیدرات در حضور بازدارنده های ترمودینامیکی با استفاده از روش ترمودینامیکی واندروالس- پلاتیو و مدل اکتیویته uniquac توسعه یافته و معادله حالت پنگ-رابینسون پیش بینی شده و نتایج بدست آمده با داده های آزمایشگاهی موجود در منابع مقایسه شده است. مدل اکتیویته uniquac توسعه یافته ترکیبی از مدل اکتیویته uniquac اصلی و یک عبارت الکترواستاتیکی دیبای- هوکل می باشد. سیستم هایی که در این تحقیق بررسی شده اند عبارتند از: هیدرات گاز متان، اتان، پروپان، ایزوبوتان، کربن دی اکسید، هیدروژن سولفید، نیتروژن و یا مخلوط های دو یا چند جزئی از ترکیب آنها. همچنین نمک های سدیم کلراید، پتاسیم کلراید، کلسیم کلراید و یا مخلوطی از آنها و الکل هایی مانند متانول و اتیلن گلایکول و یا مخلوطی از نمک ها و الکل ها مواد بازدارنده های ترمودینامیکی هستند که دراین تحقیق بررسی شدند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که مدل اکتیویته پیشنهادی برای پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات در حضور بازدارنده های ترمودینامیکی نتایج قابل قبولی ارائه می دهد.

نیاز روز افزون بشر به انرژی و کاهش سوخت های فسیلی سبب شده است که بیودیزل به عنوان جایگزینی برای سوخت های فسیلی، جایگاه ویژه ای پیدا کند. در این تحقیق با بیان روشها و فرایندهای تولید، انواع کاتالیزور، اطلاعات سینتیکی و تعادلی واکنش که در این زمینه به کار می روند و نیز گزینش بهترین ها به شبیه سازی تولید بیودیزل در برج تقطیر واکنشی به وسیله aspen plus v7.1 پرداخته شده است. از تری گلیسیریدها تری اولئین به عنوان خوراک ورودی در نظر گرفته شده است. از داده های موجود در مقالات برای بررسی صحت شبیه سازی استفاده شد. پس از تایید صحت شبیه سازی به بررسی تاثیر پارامترهای زمان ماند، تعداد سینی واکنشی و محل ورود تری گلیسیرید برای 2 نسبت مولی 4 و 5/4 متانول به تری اولئین پرداخته شده است. در ادامه یک حالت مبنا برای نسبت مولی 5 متانول به تری اولئین در نظر گرفته شده و با تغییر پارامترهای فشار، محل ورود متانول، محل ورود تری اولئین، نسبت جریان برگشتی، تعداد سینی واکنشی و زمان ماند درصد بیودیزل خروجی از پایین برج با حالت مبنا مقایسه شده است.

در این کار، دو مدل جدید برای پیش بینی شرایط تعادلی تشکیل هیدرات های نیمه کلاتریت ارائه شده است. مدل اول بر اساس مدل آنتالپی تشکیل هیدرات پیرون ارائه شده است. برای این هدف، رابطه جدیدی برای پیش بینی آنتالپی تشکیل هیدرات نیمه کلاتریت ارائه شده است. از قدرت یونی و فشار به عنوان پارامترهای ورودی استفاده شده است.با استفاده از این مدل شرایط تعادلی تشکیل هیدرات نیمه کلاتریت متان، دی اکسید کربن و نیتروژن در حضور تترابوتیل آمونیوم برماید، متان و دی اکسید کربن در حضور تترابوتیل آمونیوم کلراید و دی اکسید کربن در حضور تترابوتیل آمونیوم فلوراید پیش بینی شده است. مدل دوم بر اساس مدل وندروالس-پلاتیو ارائه شده است. این مدل برای پیش بینی شرایط تعادلی تشکیل هیدرات نیمه کلاتریت گاز های خالص متان، دی اکسید کربن، نیتروژن و هیدروژن سولفید در حضور تترابوتیل آمونیوم برماید و مخلوط گازی دی اکسید کربن ونیتروژن در حضور تترابوتیل آمونیوم برماید به کار گرفته شده است. در هر دو مدل جدید از معادله حالت pr و مدل اکتیویته پیتزر و مایورگا به ترتیب برای محاسبه فوگاسیته و ضریب اکتویته نمک های تترابوتیل آمونیوم استفاده شده است. نتایج حاصل از این مدلها با داده های آزمایشگاهی تطابق قابل قبولی با یکدیگر دارند.

در این پایان نامه شرایط تشکیل هیدرات نیمه کلاتریت متان در حضور محلول های آبی با غلظت های متفاوتی از دو نمک تترا بوتیل آمونیوم برماید و تترا بوتیل آمونیوم استات به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. چهار محلول آبی بررسی شده در این تحقیق حاوی 3.53، 4.92 و 15.03 درصد وزنی از نمک تترا بوتیل آمونیوم برماید و همچنین 9.98 درصد وزنی از نمک تترا بوتیل آمونیوم استات می باشند. نتایج آزمایشگاهی بدست آمده با نتایج اندازه گیری شده موجود در مقالات مقایسه شده اند. جهت پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات نیمه کلاتریت متان در حضور تترا بوتیل آمونیوم برماید، از مدل ترمودینامیکی اسلامی منش و همکاران استفاده شده است. پارامترهای این مدل بهینه سازی شده و نتایج آن با داده های آزمایشگاهی موجود در مقالات و همچنین داده های آزمایشگاهی بدست آمده در این تحقیق مقایسه شده اند. نتایج آزمایشگاهی بدست آمده بیانگر اثر هر دو نمک تترا بوتیل آمونیوم به عنوان تسریع دهنده ترمودینامیکی روی تعادل فازی هیدرات متان می باشند. افزایش غلظت نمک تترا بوتیل آمونیوم برماید در محلول آبی، باعث کاهش بیشتر فشار تعادلی تجزیه هیدرات متان نسبت به محلول آبی خالص می شود. داده های آزمایشگاهی بدست آمده با داده های موجود در مقالات هماهنگی قابل قبولی دارند. مدل ترمودینامیکی به کار گرفته شده، نیز به خوبی شرایط تعادلی هیدرات نیمه کلاتریت متان در حضور محلول آبی حاوی غلظت های متفاوتی از تترا بوتیل آمونیوم برماید را پیش بینی می کند.

به منظور ارتقای پارامترهای کلیدی واحد تبدیل کاتالیستی پالایشگاه شیراز ( افزایش عدد اکتان محصول این واحد، بالا بردن بازده فرایند، افزایش هیدروژن تولیدی و بالا بردن خلوص هیدروژن تولیدی )، در این پایان نامه یک طرح جدید برای راکتورهای واحد تبدیل پالایشگاه شیراز ارائه شد. با بررسی های انجام شده بر روی فرایند احیای متناوب مشخص گردید که این فرایند،دارای نقاط ضعف های بزرگی است. به دلیل فشار بالای سیستم، که این فشار به منظور جلوگیری از تشکیل زیاد کک اعمال می شود، عدد اکتان در طی فرایند مقدار مطلوبی را نخواهد داشت و حتی در کمتر از 250 روز به زیر 95 کاهش پیدا می کند و از حداقل عدد اکتان بنزین سوپر در استانداردهای بین المللی نیز کمتر است. از طرفی به دلیل اینکه سیستم احیای متناوب مستلزم فرایند در فشار بالا می باشد، در جهت جبران فعالیت کاتالیست مجبور به بالا بردن متوسط وزنی دمای ورودی راکتورها در سیستم می باشد که این امر موجب کاهش زیاد بازده، در طی دوره می گردید. در روش احیای متناوب تا زمانیکه کاتالیست از نظر اقتصادی بازدهی و کارائی لازم را دارد مورد استفاده قرار می گیرد و در صورت عدم بازدهی، واحد به مدت 1 ماه بسته شده و بوسیله احیا و جوان سازی، فعالیت و شرایط کاتالیست را بحالت اول بر می گردانند و مجدداً واحد مورد استفاده قرار می گیرد. اما در طی مدتی که واحد از سرویس خارج می باشد و کاتالیست در حال احیا است از لحاظ اقتصادی به پالایشگاه به سبب از سرویس خارج بودن فرایند، لطمه وارد می شود.بدلیل همین مشکلات که بطور کلی ناشی از عملیات در فشار بالا و دمای بالا بود، در فرایند تبدیل کاتالیستی با احیای متناوب، علاوه بر کاهش عدد اکتان و بازده فرایند، با کاهش مقدار هیدروژن تولیدی و پایین بودن در صد خلوص آن نیز روبرو می شوند. با اضافه نمودن راکتور چهارم به فرایند تبدیل کاتالیستی پالایشگاه شیراز، اثر تغییر روش احیای فرایند از احیای متناوب به احیای نوبتی راکتور ها بررسی گردید. نتایج بدست آمده نشان دهنده افزایش ترکیبات آروماتیک و هیدروژن تولیدی در محصول خروجی از راکتور ها می باشد و به سبب تسهیلاتی که در فرایند احیای نوبتی وجود دارد خلوص هیدروژن تولیدی و بازده فرایند نیز افزایش پیدا خواهد کرد.

پدیده ی تشکیل رسوب واکس در مخازن نفتی در مراحل مختلف تولید، انتقال و فرآوری مشاهده می شود. رسوب واکس منجر به گرفتگی خطوط لوله و تجهیزات عملیاتی، افزایش افت فشار، افزایش ویسکوزیته ی مایع و به تبع آن افزایش هزینه های پمپ کردن می شود.علاوه بر این، توقف فرآیند جهت حذف واکس های رسوب کرده باعث اعمال هزینه های سرسام آوری به واحد می گردد. لذا جلوگیری از تشکیل رسوب واکس از اهمیت به سزایی برخوردار می باشد. در این تحقیق سعی بر آن است تا دمای ناپدید شدن واکس برای سیستم های سه جزئی n-c11h24+ n-c16h34+ n-c18h38وn-c14h34+n-c16h30+n-c18h38+ در درصد وزنی های مختلف به صورت آزمایشگاهی در فشار اتمسفری اندازه گیری گردد. بخش دوم این تحقیق به مدل سازی مخلوط های سه جزئی ذکر شده با استفاده از معادلات مختلفی نظیر محلول ایده آل، محلول باقاعده، predictive wilson، predictive uniquac و unifac اختصاص یافته است و نهایتاً دقیق ترین و در عین حال ساده ترین ترکیب مدل ها برای فاز جامد و مایع جهت پیش بینی دمای ناپدید شدن واکس انتخاب گردیده است.

گاز هیدروژن به علت توانایی استفاده ی آن در بخش حمل و نقل به عنوان یک سوخت پاک بعد از متان، یک گاز مهم می باشد. امروزه، ذخیره سازی هیدروژن در انواع جاذب ها بسیار مورد توجه می باشد، یکی از انواع جاذب ها ساختارهای آلی-فلزی(mof) می باشند. در این پروژه جذب و واجذب هیدروژن، بر روی ساختار های آلی-فلزی توسط معادله حالت اختلال یافته زنجیره کره سخت (phsc eos) و معادله حالت سانچز-لاکومب (sl eos) مدل سازی شده است. ساختار های آلی-فلزی مورد نظر شامل: mof-5، mof-177 ، mof-200، mof-205، mof-210، irmof-1، irmof-2، irmof-3، irmof-6، irmof-8، irmof-9، irmof-11، irmof-13، irmof-18 و irmof-20 می باشند. سه پارامتر در معادله حالت اختلال یافته زنجیره کره سخت وجود دارد: r تعداد واحدهای سازنده مولکول، ? نیروهای جاذبه بین واحدهای سازنده غیر پیوندی و b معادل حجم کنار گذاشته شده وندروالسی می باشد. در معادله حالت sl نیز سه پارامتر وجود دارد: t*،p* و *? که به ترتیب بیانگر دمای مشخصه، فشار مشخصه و چگالی مشخصه هستند. این پارامترها با استفاده از روش هم بخشی گروهی(gc) محاسبه می شوند. در نهایت، با استفاده از قانون تعادل فازها و برابر قرار دادن پتانسیل شیمیایی فازهای گاز و ماکروملکول، مقادیر جذب و واجذب هیدروژن به دست آورده شد که این نتایج با مقادیر تجربی مطابقت خوبی نشان می دهد.

در این تحقیق، بررسی آزمایشگاهی شرایط تشکیل ساختار h هیدرات ترکیبات ایزوآمیل الکل و 3،2-دیمتیل-2-بوتن به همراه گاز کمکی متان به ترتیب در محدوده های فشاری 4/2 تا 3/8 و 8/2 تا 4/7 مگا پاسکال مورد اندازه گیری قرار گرفت. نتایج بدست آمده از این آزمایش ها، با داده های تعادلی سایر محققین مقایسه شد که تطابق خوبی میان آنها مشاهده شد. بر طبق نتایج بدست آمده از این آزمایش، هیدرات تشکیل دهنده ایزوآمیل الکل در محدوده فشاری پایین، مانند یک تسریع کننده ترمودینامیکی عمل کرده است در حالی که در فشارهای بالا، این تسریع کنندگی مشاهده نمی شود. همچنین داده آزمایشگاهی مربوط به ساختار h، 3،2-دیمتیل-2-بوتن در تمام محدوده فشاری مورد آزمایش، نسبت به هیدرات متان در حضور آب خالص دارای تسریع کنندگی ترمودینامیکی بوده است. علاوه براین، در این تحقیق پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات ساختار h در حضور گاز کمکی متان با استفاده از سه مدل ترمودینامیکی انجام شد. مدل اول که توسط مهتا و اسلون و بر اساس روش واندروالس-پلاتیو (مدل اکتیویته) در سال 1996 ارائه شده بود، در این تحقیق به وسیله قانون اختلاط وانگ سندلر مورد بررسی قرار گرفت. مدل دوم با در نظر گرفتن فرایند تشکیل هیدرات به صورت دو مرحله، توسط چن و همکاران در سال 2003 انجام شد و سومین مدل که توسط کلاودا و سندلر در سال 2000 برای ساختارهای i و ii هیدرات کلاتریت ارائه شده بود (مدل فوگاسیته)، که در این کار برای هیدرات متان ساختار h مورد استفاده قرار گرفت و هر سه مدل از نتایج قابل قبولی برخوردار بود. همچنین برای هیدرات ساختار h به همراه گاز کمکی نیتروژن و زنون، مدل چن و همکاران نتایج بهتری را نسبت به مدل مهتا و اسلون داشته است.

تلاش های فراوانی جهت توسعه سوخت¬های جایگزین برای تولید انرژی فعلی و نیازهای محیط زیست صورت گرفته است. یکی از سوخت¬¬های جایگزین تجدید پذیر که دارای پتانسیل بالایی می¬باشد، بیو دیزل نام دارد. در حال حاضر، تولید بیودیزل با استفاده از روش تبادل استری کاتالیست قلیایی روغن¬ و متانول، بطور گسترده¬ای در سراسر جهان مورد استفاده قرار می¬گیرد. در تحقیقات گذشته، مدل های سینتیکی تبادل استری ارائه شده تنها برای یک شدت اختلاط معین بکار گرفته شده¬اند. در بسیاری از این مدلها، محیط واکنش شبه همگن فرض شده است در حالیکه محیط واکنش شامل دو فاز با امتزاج نسبی می¬باشد. در این تحقیق، با در نظر گرفتن واقعیت¬های حاکم بر سیستم، یک مدل جدید ارائه می¬شود که قادر است بخوبی رفتار فرایند تولید بیودیزل را پیش بینی کند. در این مدل، دو فاز موجود )روغن و الکل) در شدت اختلاط بالا در تعادل ترمودینامیکی در¬ نظر گرفته می¬شوند. مدل پیشنهادی شامل دو ناحیه می¬باشد، ناحیه ای که در آن واکنش به تنهایی در فاز روغن انجام شده و به دنبال آن ناحیه ی شبه همگن که واکنش در هر دو فاز انجام می شود. هرچند، مدل پیشنهادی این دو ناحیه را در یک مدل به یکدیگر مرتبط می سازد. همچنین داده های آزمایشگاهی تبادل استری سه روغن متفاوت، در شرایط مختلفی از دما (60-10درجه سانتیگراد)، غلظت کاتالیست (1-1/. درصد وزنی) و نسبت مولی الکل به روغن (7-5) از منابع معتبر علمی جمع آوری شده¬اند. داده های تعادلی برای دو فاز الکل و روغن، با استفاده از معادلات unifac محاسبه می¬شوند. نتایج بدست آمده نشان دهنده تطابق زیاد بین داده های آزمایشگاهی و نتایج مدل پیشنهادی است.

در سالهای اخیر، طی افزایش جهانی فرآیند تولید بیودیزل، مقدار فراوانی گلیسرول تحت عنوان محصول جانبی، تولید می شود. به عنوان یک ایده جدید و مناسب، از این گلیسرول می توان ماده شیمیایی با ارزشی نظیر متانول تولید کرد که در تولید مجدد بیودیزل استفاده می شود. در این پایان نامه یک روش جدید برای تولید متانول از گلیسرول ارائه شده است. در میان روشهای مختلف، گازی کردن گلیسرول در حضور آب فوق بحرانی جهت تولید گاز سنتز روش نوینی می باشد که می توان با بهینه سازی شرایط فرآیند، به بهترین ترکیب گاز سنتز مورد نیاز برای تولید متانول دست یافت. گاز سنتز خروجی از واحد گازی کردن گلیسرول نیز جهت آبگیری و مهیا شدن شرایط فرآیندی مورد نیاز راکتور سنتز متانول از تجهیزاتی نظیر منبسط کننده، جداکننده گاز – مایع، کمپرسور و مبدل حرارتی عبور کرده و شرایط لازم جهت ورود به راکتور سنتز متانول را دارا می گردد. در نهایت این گاز با ورود به راکتور سنتز متانول و انجام واکنش هایی به متانول تبدیل می گردد. از مزیت های این فرآیند می توان به میزان تولید مناسب متانول در مقایسه با فرآیند های متداول دیگر اشاره کرد. همچنین درصد تبدیل گلیسرول به متانول طی فرآیندهای صورت گرفته بررسی گردیده است. با توجه به میزان متانول تولیدی و گلیسرول مورد استفاده در این فرآیند، می توان بیان کرد که 38/86 % از گلیسرول مورد استفاده به متانول تبدیل می گردد.

علاوه بر آن با استفاده از یک مدل ترمودینامیکی شرایط تعادلی تشکیل هیدرات در حضور مخلوط این دو مایع یونی پیش¬بینی شد. برای این منظور تئوری واندروالس-پلاتیو برای توصیف پتانسیل شیمیایی فاز هیدرات، معادله¬ حالت پنگ-رابینسون برای محاسبه¬ی فوگاسیته¬ی گاز متان در فاز بخار و مدل اکتیویته¬ی nrtl برای محاسبه‏ی اکتیویته‏ی آب در فاز مایع مورد استفاده قرار گرفت. نتایج با داده‏های آزمایشگاهی به دست آمده مقایسه شد و مشاهده شد مطابقت خوبی بین داده‏های پیش بینی شده توسط این مدل با داده‏های آزمایشگاهی وجود دارد. همچنین نتایج به دست آمده نشان داد که در غلظت ثابت، مخلوط دو مایع یونی، اثر بازدارندگی را نسبت به هر یک از مایعات یونی افزایش ‏می‏دهد. علاوه بر آن توانایی سه مدل اکتیویته¬ برای پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات در حضور مایعات یونی مختلف با یکدیگر مقایسه شد. مطابقت خوبی بین داده‏های آزمایشگاهی و نقاط به دست آمده توسط این سه مدل مشاهده شد که این بیانگر توانایی هر سه مدل uniquac، nrtl و unifac در پیش بینی شرایط تعادلی تشکیل هیدرات در حضور مایعات یونی است. این مقایسه نشان داد که مدل uniquac خطای کمتری نسبت به دیگر مدل‏های مورد بررسی داشته است.

در این پایان نامه، شرایط تشکیل هیدرات متان در حضور همزمان اتانول و bmim-bf4 به منظور مطالعه اثر بازدارندگی ترمودینامیکی، به صورت آزمایشگاهی اندازه گیری شده است. این محلول در سه درصد وزنی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. محلول شماره 1 حاوی 33/3 درصد وزنی اتانول و 91/6 درصد وزنی bmim-bf4، محلول شماره 2 حاوی 91/7 درصد وزنی اتانول و 58/6 درصد وزنی bmim-bf4 و محلول شماره 3 حاوی 16/12 درصد وزنی اتانول و 28/6 درصد وزنی bmim-bf4 است. محدوده کلی فشار و دمای اندازه گیری شده 32/8-18/3 مگا پاسکال و 29/283-6/273 کلوین است. هر سه محلول اثر بازدارندگی قوی داشتند، اما میزان بازدارندگی محلول شماره 3 به دلیل درصد وزنی بالای اتانول، بیشتر بوده است. میزان کاهش دمای متوسط برای محلول های شماره 1، 2 و 3 به ترتیب 99/0، 19/2 و 67/3 کلوین است. همچنین جهت پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات متان در حضور انواع بازدارنده ها (الکل ها، گلایکول ها و مایعات یونی)، سه مدل فعالیت متداول nrtl، uniquac و unifac را با ترکیب با روش ترمودینامیکی واندروالس پلاتیو و معادله حالت پنگ-رابینسون بررسی و نتایج با داده های موجود در منابع مقایسه گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهد که هر سه مدل فعالیت استفاده شده با داده های آزمایشگاهی تطابق خوبی دارند. اما از بین هر سه مدل، مدل nrtl برای الکل ها و گلایکول ها و مدل uniquac برای مایعات یونی دقت بالاتری دارد. علاوه بر این، شرایط تشکیل هیدرات متان در حضور همزمان اتانول و bmim-bf4، با توجه به در دسترس بودن پارامترهای بهینه شده بر اساس داده های تعادل بخار-مایع، از طریق مدل nrtl محاسبه شده است و مطابقت بسیار خوبی با مقادیر اندازه گیری شده مشاهده شده است.

گاز طبیعی و هیدروکربنهای به دست آمده از واحدهای مختلف پالایشگاهی منابع خوبی برای تولید هیدروژن هستند. هیدروژن یک جز کلیدی برای فرآیندهای شیمیایی مختلف همچون هیدروژناسیون، هیدروکراکینگ و .... و یا حتی برای مصرف به عنوان سوخت است. بیشترین هیدروژن تولیدی در جهان از گاز طبیعی به دست می آید. هدف اصلی از این مطالعه، مدلسازی و شبیه سازی یک واحد تولید هیدروژن پالایشگاهی است که شامل ریفرمر بخارآب – متان، مبدلهای تغییر در دمای بالا و دمای پایین و متان ساز می باشد. مدل پایدار یک بعدی شبه همگن ارائه شده که شامل معادلات موازنه جرم، انرژی و ممنتم است،توسط نرم افزار matlab 7.11 حل شد و پروفایلهای دما، فشار و دبی اجزا در طول تجهیزات به دست آمد.در این مطالعه از یک مدل یک بعدی شبه همگن در حالت پایدار جهت مدلسازی استفاده شد که در آن معادلات موازنه جرم، انرژی و ممنتم گاز فرآیندی به طور همزمان حل می شوند. از فاکتور تاثیر(effectiveness factor) نیز برای در نظر گرفتن محدودیتهای نفوذ به درون حفره های کاتالیست، استفاده شد. این مدل تغییرات دما، فشار و همچنین دبی مولی اجزای گاز فرآیندی را در طول تجهیزات محاسبه می کند. نتایج به دست آمده از مدلسازی ریاضی و نیز شبیه سازی با نرم افزار hysys با داده های پالایشگاهی مقایسه گردید و مشاهدات نشان داد که مطابقت خوبی میان نتایج و داده های واقعی وجود دارد. سپس دمای خوراک ورودی به هر فرآیند، به منظور افزایش میزان هیدروژن خروجی، بهینه سازی گردید.

در این پایان نامه، شرایط تشکیل هیدرات متان در حضور همزمان اتانول و bmim-bf4 به منظور مطالعه اثر بازدارندگی ترمودینامیکی، به صورت آزمایشگاهی اندازه گیری شده است. این محلول در سه درصد وزنی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. محلول شماره 1 حاوی 3.33 درصد وزنی اتانول و 6.91 درصد وزنی bmim-bf4، محلول شماره 2 حاوی 7.91 درصد وزنی اتانول و 6.58 درصد وزنی bmim-bf4 و محلول شماره 3 حاوی 12.16 درصد وزنی اتانول و 6.28 درصد وزنی bmim-bf4 است. محدوده کلی فشار و دمای اندازه¬گیری شده 8.32-3.18 مگا پاسکال و 283.29-273.6 کلوین است. هر سه محلول اثر بازدارندگی قوی داشتند، اما میزان بازدارندگی محلول شماره 3 به دلیل درصد وزنی بالای اتانول، بیشتر بوده است. میزان کاهش دمای متوسط برای محلول های شماره 1، 2 و 3 به ترتیب 0.99، 2.19و 3.67 کلوین است. همچنین جهت پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات متان در حضور انواع بازدارنده ها (الکل ها، گلایکول ها و مایعات یونی)، سه مدل فعالیت متداول nrtl، uniquac و unifac را با ترکیب با روش ترمودینامیکی واندروالس پلاتیو و معادله حالت پنگ-رابینسون بررسی و نتایج با داده های موجود در منابع مقایسه گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهد که هر سه مدل فعالیت استفاده شده با داده های آزمایشگاهی تطابق خوبی دارند. اما از بین هر سه مدل، مدل nrtl برای الکل ها و گلایکول ها و مدل uniquac برای مایعات یونی دقت بالاتری دارد. علاوه بر این، شرایط تشکیل هیدرات متان در حضور همزمان اتانول و bmim-bf4، با توجه به در دسترس بودن پارامترهای بهینه شده بر اساس داده های تعادل بخار-مایع، از طریق مدل nrtl محاسبه شده است و مطابقت بسیار خوبی با مقادیر اندازه گیری شده مشاهده شده است.

به علت کاهش منابع سوخت های فسیلی و افزایش آلودگی ناشی از این منابع، نیاز بشر به سوختی تجدیدپذیر با آلودگی کمتر افزایش پیدا کرده است. بیودیزل یک سوخت جایگزین می باشد که از روغن های گیاهی و چربی های حیوانی حاصل می شود. بیودیزل با استفاده از روش تبادل استری و طی یک فرایند دوفازی تولید می گردد. فرایند تبادل استری از واکنش یک مولکول تری گلیسرید با سه مولکول الکل در حضور یک کاتالیزور حاصل می شود. دو فازی بودن فرایند، باعث سرعت پایین آن می شود.استفاده از کمک حلال، روشی مناسب برای افزایش حلالیت و سرعت تولید فرایند تولید بیودیزل می باشد. کمک حلال باعث افزایش حلالیت روغن در فاز الکل و بالعکس می شود، که در نتیجه آن فرایند با سرعت بالاتری در دو فاز پیش می رود.

در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی شرایط تشکیل هیدرات کربن دی اکسید در حضور بازدارنده اتانول پرداخته شده است. برای اطمینان از صحت دستگاه و همچنین روشی که در این آزمایش مورد استفاده قرار می گیرد، ابتدا شرایط تشکیل هیدرات کربن دی اکسید در حضور آب خالص در محدوده فشاری 5/1 تا 9/3 مگاپاسکال مورد اندازه گیری قرار گرفت و با داده های تجربی ارایه شده توسط سایر محققین مقایسه شد. بعد از اطمینان از صحت دستگاه و روش مورد استفاده، به بررسی آزمایشگاهی شرایط تشکیل هیدرات کربن دی اکسید در حضور اتانول پرداختیم. بدین منظور از محلول آبی اتانول با دو غلظت 15 و 18 درصد وزنی استفاده شد و شرایط تشکیل هیدرات کربن دی اکسید به ترتیب در محدوده فشاری 8/1 تا 7/3 و 7/1 تا 7/3 مگاپاسکال اندازه گیری شد.

بحران روزافزون گرمایش جهانی، در کنار کاهش منابع سوخت فسیلی، اتانول را به عنوان یک منبع انرژی شبه تجدید پذیر مطرح نموده است. به علاوه، اتانول کاربرد های گسترده ی در پزشکی و نیز تعداد زیادی از صنایع شیمیای دارد. این حقایق، اهمیت مطالعه ی فرآیندهای نوین تولید و استخراج اتانول که پتانسیل بالایی برای افزایش بازده ی تولید این محصول بیولوژیکی دارا می باشند را نشان می دهند. بدین منظور و در این پژوهش، سیستم های دو فازی آبی به عنوان فرآیندی نوین برای استخراجِ در حین تولید اتانول به عنوان راهکاری برای برطرف کردن مشکلات ناشی از اثر بازدارندگی محصول اتانول بر فعالیت میکروارگانیسم های تولید کننده آن، مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین ترتیب و با توجه به نیاز به داده های تعادلی مایع-مایع اجزاء تشکیل دهنده ی سیستم دو فازی آبی در کنار محصول (اتانول) و نیز خوراک قندی (گلوکز) فرآیند، در این پژوهش داده های تعادلی سیستم دو فازی آبی پنج جزئی پلی اتیلن گلایکول ???? + نمک سدیم سولفات + آب در حضور اتانول و گلوکز در دمای ?????? درجه ی کلوین با استفاده از روش های اسپکتروفوتومتری اندازه گیری شدند. سپس مدلسازی ترمودینامیکی داده های مذکور با استفاده از مدل ضریب اکتیویته ی nrtl بر حسب کسر جرمی با دقت قابل قبولی صورت پذیرفت. به دنبال آن، با مطالعه ی مدل های سینتیکی مختلف تولید اتانول، مدلی مناسب انتخاب شده و در کنار الگوریتم پیشنهاد شده در این پژوهش، به عنوان مدلسازی با دقت بالای تخمیر استخراجی اتانول ارایه گردیده است. به طور خلاصه، ترکیب مدل ترمودینامیکی تعادل اجزاء موجود در فرآیند تخمیر استخراجی اتانول با مدل سینتیکی مناسب، مدل پیشنهادی برای فرآیند تولید همراه با استخراجِ اتانول به کمک سیستم ّهای دوفازی آبی را به مدلی با دقت بالا برای پیش بینی تولید اتانول و نیز مورد استفاده در طراحی فرآیند های پیوسته تبدیل نموده است. در نهایت نیز تاثیر پارامترهای کلیدی سیستم ّهای دو فازی آبی در میزان تولید اتانول، در سیستم مورد مطالعه مورد بررسی قرار گرفتند.

هدف از انجام این پایان نامه بدست آوردن پارامترهای معادله حالت pc-saft برای آلکانول آمین ها و گلایکول ها و بررسی رفتار فازی و خصوصیات ترمودینامیکی آنها می باشد. در این تحقیق پنج پارامتر تعداد قطعه، قطر قطعه، انرژی بر هم کنش قطعه، حجم تجمع پذیری و انرژی تجمع پذیری برای این سیالات بر اساس برازش فشار بخار و دانسیته مایع با اطلاعات تجربی، بهینه می گردند. آلکانول آمین های بکار رفته در این کار شامل منو اتانول آمین، دی اتانول آمین و متیل دی اتانول آمین می باشند. برای بررسی آلکانول آمین ها دو مدل تجمعی 3b و 4c در نظر گرفته خواهند شد و همچنین برای بهبود نتایج حاصله دو مدل اصلاح شده ی جدید پیشنهاد می شود. در این تحقیق توانایی معادله حالت pc-saft برای پیش بینی تعادل بخار – مایع، گرمای تبخیر و ظرفیت گرمایی آلکانول آمین ها بررسی خواهد شد و مدل تجمعی مناسب از بین این چهار مدل پیشنهاد می شود. گلایکول های بکار رفته در این کار منو اتیلن گلایکول، دی اتیلن گلایکول، تری اتیلن گلایکول، تترا اتیلن گلایکول و پروپیلن گلایکول می باشند که پارامتر های معادله حالت برای این مولکول ها با استفاده از مدل تجمعی 4c بدست خواهد آمد و تعادل بخار – مایع، گرمای تبخیر و ظرفیت گرمایی آنها بررسی خواهد شد.

هیدراتهای گازی گروهی از ترکیبات بلوری یخ مانند غیر استوکیومتری هستند که از ‏ترکیب مولکولهای آب به عنوان میزبان و مولکولهای گاز با اندازه مناسب به عنوان مهمان ‏تشکیل شده اند. گرچه شرایط تعادلی تشکیل هیدراتهای گازی توسط محققان زیادی مورد ‏مطالعه قرار گرفته اما به مطالعه سینتیک تشکیل هیدرات کمتر پرداخته شده است. موضوع ‏این پایان نامه مطالعه تجربی سینتیک تشکیل هیدرات متان در حضور استون به عنوان تسریع ‏کننده ترمودینامیکی و نمک سدیم دودسیل سولفات (‏sds‏) به عنوان تسریع کننده سینتیکی ‏است. بدین منظور چهار پارامتر زمان اولیه تشکیل، سرعت اولیه تشکیل، پایداری و ظرفیت ‏ذخیره سازی هیدرات اندازه گیری شده است. به علاوه برخی از نقاط تعادلی تشکیل هیدرات ‏در حضور استون نیز از آزمایشهای انجام گرفته، حاصل شده است. نتایج این تحقیق حاکی از ‏آن است که استون به عنوان یک تسریع کننده ترمودینامیکی بر سینتیک تشکیل هیدرات نیز ‏موثر می باشد؛ به نحوی که زمان اولیه و سرعت اولیه تشکیل هیدرات متان در حضور استون ‏افزایش می یابد. ترکیب استون و ‏sds، که یک تسریع کننده سینتیکی است، نیز همین تأثیر را ‏بر زمان اولیه و سرعت اولیه تشکیل هیدرات می گذارد. اما سرعت تشکیل هیدرات در حضور ‏sds‏ به مراتب افزایش بیشتری می یابد. همچنین حضور استون باعث ثبات هیدرات متان در ‏فشار 1 اتمسفر و دمای 5- درجه سانتیگراد می گردد که این خود معیاری از پدیده خود نگهدارندگی، که در ‏انتقال و ذخیره سازی پارامتر مهمی است، می باشد. اما با افزایش دما، تمایل هیدرات حاصل از ‏محلول استون به تجزیه بیشتر می گردد. به علاوه اگرچه بررسی ساختار هیدرات متان حکایت ‏از کاهش ظرفیت ذخیره سازی در حضور استون دارد، اما چنانچه ‏sds‏ در کنار آن مورد ‏استفاده قرار گیرد میزان گاز ذخیره شده درون هیدرات از مقادیر تئوری پیش بینی شده بیشتر ‏خواهد بود. در نهایت از هر آزمایش نقطه تعادلی تشکیل هیدرات در حضور استون اندازه گیری ‏گردید.‏