محاسبات تبخیر ناگهانی چند فازی- چندجزئی (در سیستمهای حاوی هیدرات گازی)

هیدرات های گازی شبکه جامدی از مولکول های آب هستند که با پیوند هیدروژنی به یکدیگر متصل شده و مولکول های گازی را در خود جای داده اند. در طول دو دهه اخیر هیدرات های گازی به واسطه دلایل متعددی از قبیل توانمندی هیدرات برای تامین انرژی آینده جهان، استفاده از فناوری هیدرات برای انتقال گاز با ظرفیت بالا، گرفتگی خطوط لوله انتقال گاز در اثر تشکیل هیدرات و ... به موضوع مورد توجه محققین بدل شده است. از این رو دانستن شرایط تعادلی تشکیل هیدرات ها و انجام محاسبات پایداری و تبخیر ناگهانی امری مهم و ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق محاسبات تبخیر ناگهانی در سیستم های سه فازی حاوی هیدرات گازی (بخار- مایع- هیدرات) و محاسبات تبخیر ناگهانی منفی برای سه سیستم هیدروکربنی دیگر مورد بررسی قرار گرفته است. در این محاسبات معادلات حالت vpt، pr و srk به عنوان ابزار پایه برای تعیین ترکیب درصدها و خواص فازهای گاز و مایع حاضر در تعادل ترمودینامیکی به کار برده شده و در همین راستا قوانین اختلاط واندروالس و دانش مورد استفاده قرار گرفته است، در مورد فاز هیدرات نیز مدل ارائه شده توسط میکلسن که بر مبنای مدل کول و گودوین بنا شده برای انجام محاسبات انتخاب شده است. محاسبه توزیع فازی، با فرض مستقل بودن فوگاسیته از ترکیب درصدهای فازی، در قالب یک مسئله کمینه سازی انجام گرفته است. الگوریتم مورد استفاده یک روش جایگزینی متوالی می باشد؛ این روش به طور متناوب بین تخمین خواص ترمودینامیکی (فوگاسیته) با استفاده از حدس های توزیع فازی و محاسبات دوباره مقادیر فازی و ترکیب درصدها عمل می کند. برای محاسبه مقادیر کسرهای فازی، تابع هدفی بر مبنای معادله رچفورد-رایس تعریف شده است که با مشخص بودن کسرهای مولی خوراک و شرایط دما و فشار، برای رسیدن به کسر فازی بهینه و به دست آوردن ترکیب درصد اجزا در هر فاز، کمینه این تابع محاسبه می شود. محاسبات تبخیر ناگهانی منفی نیز بر مبنای روش گفته شده و با تغییر تابع هدف انجام شده است. تابع هدف مورد استفاده در تبخیر ناگهانی منفی با توجه به معادله رچفورد- رایس و متناسب با قیود مورد استفاده به دست آمده است. محاسبات انجام شده برای سیستم های متان-آب، اتان-آب، پروپان-آب، متان-پروپان-آب و سیکلوپروپان-آب و نیز محاسبات تبخیر ناگهانی منفی برای سیستم هفت جزئی مخلوط آلکان ها و نیتروژن، سیستم چهار جزئی مخلوط آلکان ها و آب و سیستم بیست و یک جزئی مخلوط آلکان ها و آب با استفاده از روش کمینه سازی نتایج مناسبی را به دست داده است. در سیستم های حاوی هیدرات گازی نیز محاسبات تبخیر ناگهانی منفی مورد بررسی قرار گرفته است اما نتیجه به دست آمده قابل قبول نیست.