تحصيلات تکميلي

نام و نام خانوادگي : اعظم صادقي بالاجورشري

دانشکده : فني و مهندسي

استاد راهنما : دكتر عليرضا سليماني نظر

تاريخ دفاع : 19/3/88

رشته و گرايش : مهندسي شيمي

استاد مشاور : -

مدل­سازي تشکيل هيدرات گازي در سيستم­هاي شامل ترکيب بهبود دهنده ساختمان هيدرات

چکيده

نياز به گاز طبيعي در سراسر دنيا با کمترين هزينه سبب شده است که يک روش جديد براي ذخيره­سازي و حمل گاز طبيعي به شکل هيدرات ظهور يابد. يکي از مهمترين خواص هيدرات که آن را براي اين کاربرد بسيار مورد توجه قرار داده است، نسبت گاز به جامد بالا در آن است. اما مشکل اساسي استفاده از هيدرات در صنعت سرعت توليد پايين آن است. براي رفع اين مشکل، افزودن مواد بهبود دهنده توسط محققين بسياري پيشنهاد شده است. اين مواد مي­توانند حجم گاز محبوس شده در شبکه هيدرات را افزايش داده، سبب بهبود سرعت تشکيل آن شده و شرايط ترموديناميکي تشکيل آن را نيز جابه­جا نمايند. به طوريکه هيدرات در دماي مورد نظر در فشار پايين­تري تشکيل شود. تاکنون استفاده از مواد فعال سطحي و هيدروتروپ­ها به عنوان مواد بهبود دهنده پيشنهاد شده است. رفتار فازي سيستم در حضور اين مواد نسبت به حالت آب خالص دستخوش تغيير مي­شود. مدل هاي ترموديناميکي موجود نمي­توانند در حضور اين مواد رفتار فازي تشکيل هيدرات را با دقت بالا پيش­بيني نمايد.

هدف از اين تحقيق، اصلاح مدل ترموديناميکي موجود جهت پيش­بيني شرايط تشکيل هيدرات، در حضور مواد بهبود دهنده مي­باشد. در اين تحقيق اصلاحاتي بر آخرين مدل پيش­بيني شرايط تشکيل هيدرات در حضور مواد بهبود دهنده صورت پذيرفته است، تا مدل پيشگوتري حاصل شود. اثر حضور مواد بهبود دهنده پارا تولوئن سولفونيک اسيد (pTSA) و سديم دودسيل سولفات (SDS) در فاز مايع در دو مرحله مورد مطالعه قرار گرفته است. در مرحله اول فرض شده که ماده بهبود دهنده يک حل شونده آلي است. ضريب اکتيويته آب در فاز مايع در حضور ماده بهبود دهنده pTSA و اجزاي گاز طبيعي توسط مدل UNIFAC محاسبه مي­شود. براي سيستم حاوي SDS از مدل UNIFAC-IF که سهم نيروهاي سطحي تشکيل مايسل کروي را در UNIFAC لحاظ مي­کند، استفاده شده است. در مرحله دوم تأثير پديده خود تجمعي مواد افزودني بر مدل لحاظ مي­شود تا اختلاف پتانسيل شيميايي سيستم در شرايطي که اين پديده نيز در کنار تشکيل هيدرات وجود دارد، مورد محاسبه و ارزيابي قرار بگيرد. همچنين اثر استفاده از دو معادله حالت SRK و PR جهت محاسبات فاز گاز نيز مطالعه شده است. نتايج نشان داده است که در حضور مواد افزودني معادله حالت SRK با دقت بهتري پيش­بيني­هاي مورد نظر را انجام داده است. نتايج حاصل از مدل براي سيستم­هاي خالص بدون هيچ ماده افزودني، سيستم­هاي شامل مواد بازدارنده و سيستم­هاي شامل مواد فعال سطحي و هيدروتروپ­ها به عنوان مواد بهبود دهنده با داده­هاي تجربي موجود در مقالات مقايسه شده است و نشان داده شده است که مدل پيش­بيني­هاي نزديکي را ارائه نموده است.

واژه هاي کليدي: هيدرات گاز طبيعي، مواد بهبود دهنده، مواد فعال سطحي، هيدروتروپ­ها، خوشه شدن، مدل­سازي ترموديناميکي و تشکيل مايسل.