مطالعه تجربی و مدلسازی ترمودینامیکی شرایط تشکیل هیدرات متان در حضور محلول آبی متانول و اتیلن گلیکول

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.