تعیین شرایط تعادل ترمودینامیکی تشکیل هیدرات متان به روش تجربی سریع

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 4، دوره 8، شماره 2، شهریور 1393، صفحه 27-35   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

اکبر ایراندوخت^{* 1}؛ حسین بریجانیان²؛ مصطفی دهقانی مبارکه³

¹استادیار مهندسی شیمی، گروه پژوهش مهندسی واکنش‌های کاتالیستی، پژوهشکده کاتالیست و نانوفناوری پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

²کارشناس ارشد مهندسی شیمی، گروه مهندسی فناوری‌های گاز، پژوهشکده توسعه فناوری‌های فراورش و انتقال گاز پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

³استادیار شیمی گروه پژوهش بهینه‌سازی انرژی، پژوهشکده توسعه و بهینه سازی فناوریهای انرژی

چکیده

هیدرات‌های گازی در واقع مواد پیچیده غیر استوکیومتری از آب و گاز هستند که تحت شرایط خاصی، ساختار‌های شبکه‌ای آب تشکیل و در بین این شبکه‌ها حفراتی ایجاد می‌شوند در صورتی که تمام یا بخشی از این حفره‌ها با مولکول‌های گاز اشغال شود، ساختار هیدراتی تشکیل می‌شود. تعیین شرایط تعادل ترمودینامیکی تشکیل هیدرات بسیار زمان بر است. در این مقاله یک روش سریع برای تعیین شرایط تعادلی هیدرات گاز متان ارایه شده است. آزمایش‌ها با گاز متان به خلوص 97/37 درصد و آب مقطر در یک سامانه واکنشگاهی فشار بالا PARR انجام شد. در این روش پس از گرم کردن مخلوط آب و متان تا دمای 40 درجه سلسیوس، فشار تعادلی تشکیل هیدرات در دمای 4، 5، 6، 8 و 10 درجه سلسیوس به ترتیب 598، 651، 727، 909 و psia 1053 به‌دست آمد. داده‌های فشار تعادلی تکرار پذیر در این روش بررسی شد. مقایسه نتیجه‌های به‌دست آمده از این روش با نتیجه‌های تجربی Frost و Deaton و نیز با نتیجه‌های به‌دست آمده از پیش بینی رابطه تصحیح HWU و نرم افزار CSMHYD و همچنین با پیش بینی رابطه Kamath نشان داد که تطابق خیلی خوب بین آن‌ها وجود دارد. میانگین قدر مطلق اختلاف فشارها برای تمامی دماهای تعادلی در مقایسه با نتیجه‌های رابطه تصحیح HWU و نرم افزار CSMHYD به ترتیب 7/86 % و 5/24 % به‌دست آمد.

کلیدواژه‌ها

هیدرات متان؛ تعادل ترمودینامیکی سه فازی؛ تعیین شرایط تعادلی تشکیل هیدرات

مراجع

[1] Martinette, H.M.; Clathrate Inclusion Compounds, Reinhold Pub. 1962.
[2] Carroll-John J.; Natural Gas Hydrates A Guide for Engineers, Elsevier Science & Technology Books, 2002.
[3] GPSA Engineering Data Book, 11th edition,Chapter 20, Gas Processors Suppliers
Association, Tulsa, USA, 1998.
[4] Bereces, E.M.; Balla Aches; Gas Hydrate; Elsevier Science Publisher B.V. Amsterdam, Translated By L.Paksy 1983.
[5] Katz, L.; Natural Gas Engineering Productionand Storage; McGraw-Hill Company, 1990.

[6] Cox, John L. (Editor); Natural Gas Hydrates Properties, Occurrence and Recovery, Symposium on Unusual Gas Resource and Recovery Technology, Butterworth Publishers, 1983.

[7] Sloan, E. Dendy; JPT, December, 1414-1417, 1991.
[8] Sloan, E. Dendy; Clathrate Hydrates of Natural Gases, Marcel Dekker InC. Second Edition, 1998.
[9] Sloan, E. Dendy; Carolyn A. Koh, Clathrate Hydrates of Natural Gases, CRC Press, Third Edition, 2008.
[10] Sloan, E. Dendy; Hydrate Engineering, Edited by J. Ben Bloys, Society of Petroleum Engineers Inc. , Richardson, Texas, 2000.
[11] Makogon, Y.F.; Hydrates of Hydrocarbons, Penn Well Publishing Co., Tulsa, Oklahama, Second Edition, 1997.
[12] Vysniauskas, A.; Bishnoi, P.R.; Thermodynamics and Kinetics of Gas Hydrate Formation, Reference Number 6, 35-48.
[13] Demirbas, A.; Methane Gas Hydrate, Springer-Verlog, London Limited, 2010.
[14] Tohidi, B.; Burgass, R.B.; Danesh, A.; Todd, C.; Experimental Study on The Causes of Disagreements in Methane Hydrate Dissociation Data, Annals New York Academy of Sciences, 532-534, 1994.
[15] Makiya, T.; Murakami, T.; Takeya,S.; Sum, A.K.; Alavi,S.; and Ohmura, R.; Physical Chemistry Chemical Physics, 12, 9932-9937, 2010.
[16] Song, K.Y.; Kobayashi, R.; Fluid Phase Equilibria, 47, 295-308, 1989.

[17] Gnanendran, N.; Amin, R.; Fluid Phase Equilibria, 221, 175- 187, 2004.
[18] Tohidi, B.; Burgass, R.W.; Danesh, A.; Todd, R.C.; SPE student paper Contest, September 6, Aberdeen, Scotland, 1993.
[19] Tohidi, B.; Burgass, R.B.; Danesh, A.; Østergaard, K.K.; Todd, C.; Annals New York Academy of Sciences, 924- 931, 1994.

[20]ورامینیان، ف.؛ انتقال گاز طبیعی توسط هیدرات: پایان نامه دکتری مهندسی شیمی دانشگاه تهران، 1379.

[21] Burgass, R.W.; Tohidi, B.; Danesh, A.; Todd, A.C.; in Proc. Fourth International Conference on Gas Hydrate, Yokohama, Japan, May 19-23, 380, 2003.
[22] Mohammadi, A.H.; Tohidi, B.; Burgass, R.W. ; J. Chem. Eng. Data, 48, 612, 2003.
[23] Østergaard, K.K.; Tohidi, B., Danesh, A.; Todd, A.C.; and Burgass, R.W.; SPE Production & Facilities, 15(4), 228-233 , 2000.
[24] Østergaard, K.K.; Tohidi, B.; "Proceedings of the 4th International Conference on Gas Hydrates", Yokohama, 19-23 May, 384-387, 2002.

[25]حسینی نسب، م.؛ وفایی-صفتی، م.؛ ایزدپناه، ا.ع.؛ فصلنامه علمی- پژوهشی پژوهش نفت، 21(68)، 19-390،31.

[26] Cha, S.B.; Ouar, H.; Wildeman, T.R.; Sloan, E.D.; J. Phy. Chem., 92, 6492- 9494, 1998.

[27] Kawasaki, T.; Kikuchi, K.; Terasaki, D.; Okui, T.; Miyata, K.; Hirayama, H.; Ihara, M.; "Proceedings of the 4th International Conference on Gas Hydrates", Yokohama, 19-23 May, 424-427, 2002.
[28] Oua, H.; Cha, S.B.; Wildeman, T.R.; Sloan, E.D.; Trans IChemE, Vol 70, Part A. 48- 54, January 1992.