بررسی اثر و عملکرد مایعات یونی/گلایکول اتر در بازدارندگی تشکیل هیدرات و مدلسازی ترمودینامیکی آن

هدف اصلی این تحقیق بررسی اثر مایعات یونی /گلایکول اتر در بازدارندگی از تشکیل هیدرات می باشد. در این راستا فعالیت های انجام شده در این تحقیق به دو بخش مدلسازی و آزمایشگاهی تقسیم گردیده است. در قسمت آزمایشگاهی، از راکتور تحت فشار برای انجام آزمایش های سینتیکی و ترمودینامیکی استفاده شده است. در بخش آزمایش های ترمودینامیکی تشکیل هیدرات گاز متان در حضور پنج مایع یونی بر پایه ایمیدازولیم بررسی و مایعات یونی [oh-emim][bf4] ، [bmim][meso4]و [emim][hso4] بهترین عملکرد را داشتند. مایعات یونی مذکور با غلظت 10 درصد وزنی منحنی تعادلی متان را بین 25/0 تا 1/1 درجه سلسیوس به سمت چپ انتقال می دهند و خاصیت بازدارندگی ترمودینامیکی را دارا می باشند. اثر غلظت بر قدرت ممانعت کنندگی مایع یونی [oh-mim][bf4] بررسی و معین گردید به طوریکه با افزایش غلظت مایع یونی قدرت بازدارندگی ترمودینامیکی افزایش می یابد. همچنین با بررسی اثر نوع گاز مشخص شد که اثر بازدلرندگی ترمودینامیکی مایع یونی [emim][hso4] در تشکیل هیدرات متان به مراتب بیشتر از هیدرات گاز طبیعی است. با بررسی اثر ماده اتیلن گلیکول منو اتیل اتر بر نحوه عملکرد مایع یونی [oh-emim][bf4] در تشکیل هیدرات متان و گاز طبیعی مشخص گردید که وجود اتیلن گلیکول منو اتیل اتر موجب افزایش قدرت بازدارندگی می گردد. در بخش آزمایش های سینتیکی زمان القا و میزان نرخ تشکیل هیدرات متان در حضور محلول پنج مایع یونی بر پایه ایمیدازولیم اندازه گیری شد و معین گردید که دو مایع یونی [emim][etso4] و [bmim][meso4] دارای نقش بازدارندگی سینتیکی داشته و سایر مایعات یونی شامل [emim][hso4] ، [oh-emim][bf4] و [bmim][bf4] نقش تسریع کنندگی را دارند. با بررسی اثر فشار اولیه و اثر میزان ابر سرمایش بر زمان القا نمونه های مختلف معین شد که افزایش فشار اولیه و میزان ابر سرمایش موجب کاهش میزان زمان القا نمونه های مختلف گردید. اثر egee در دو غلظت 75/0 و 10 درصد وزنی در حضور محلول مایعات یونی [bmim][meso4] و [oh-emim][bf4] بررسی شد. نتایج آزمایشات سینتیکی معین نمود که egee با غلظت 75/0 درصد وزنی دارای نقش تسریع کنندگی بوده و در مجاورت دو مایع یونی مذکور با غلظت 5/0 درصد وزنی موجب گردیده که این سامانه ها نقش تسریع کنندگی را در تشکیل هیدرات متان ایفا نمایند. همچنین با افزایش غلظت egee به 10 درصد وزنی، دو سامانه نقش بازدارندگی را ایفا نمودند. در بخش مدلسازی، معادله حالت ecsw (الکترولیت- مکعبی چاه مربعی ) برای محاسبه فوگاسیته و شرایط تشکیل هیدرات گازهای مختلف ارائه شده و پس از محاسبه پارامترهای مدل شرایط تشکیل هیدرات های گازی اعم از دما و فشار برای سامانه های تک گازی، مخلوط، گاز طبیعی پیش بینی شده است. میزان درصد خطای مطلق متوسط برای سامانه های مخلوط دو تایی و گاز طبیعی به ترتیب 46/9 و 29/9 درصد بوده که در مقایسه با خطاهای مربوط به مدل های pr، srk و hwhyd کمتر می باشد. همچنین در ادامه فشار تشکیل هیدرات سامانه های گازهای تک جزئی و دو جرئی در حضور الکترولیت ها با استفاده از معادله حالت ecsw محاسبه و نتایج پیش بینی نیز با سایر مدلها مقایسه گردید . میزان درصد خطای متوسط مطلق مدل مذکور 62/5 درصد می باشد. این مدل خطای کمتری در مقایسه با سایر مدلها دارد. در بخش پایانی نیز فشار تشکیل هیدرات متان در حضور مایعات یونی مختلف پس از محاسبه پارامترهای مدل، پیش بینی گردیده و با داده های تجربی اندازه گیری شده در این تحقیق مقایسه شده است. محدوده خطای متوسط مطلق پیش بینی فشار تشکیل هیدرات متان در حضور مایعات یونی با استفاده از مدل بین 1تا 2 درصد می باشد.