بررسي آزمايشگاهي و مدل‌سازي ترموديناميكي تشكيل هيدرات پروپان در حضور بهبوددهنده‌هاي ترموديناميكي نامحلول

Experimental investigation and thermodynamic modeling of propane hydrate formation in presence of insoluble thermodynamic promoters

امروزه با توجه به مزاياي هيدرات در انتقال و ذخيره‌سازي گاز طبيعي، اين موضوع موردتوجه محققين قرارگرفته است. همچنين با توجه به دماي پايين و فشار بالاي تشكيل هيدرات سعي شده است اين شرايط به شرايط محيطي نزديك شود و براي اين كار از افزودني‌هايي استفاده‌شده است كه اين نقاط ترموديناميكي را تغيير مي‌دهد. براي پيش‌بيني اين نقاط، مدل‌هاي ترموديناميكي نيز وجود دارد كه غالباً داراي ثوابت و معادلات زيادي مي‌باشند. در اين تحقيق، از مدل ترموديناميكي ساده و دقيق براي پيش‌بيني نمودارهاي فازي دما- فشار هيدرات گاز پروپان و همچنين گاز پروپان در حضور افزودني‌هاي غير محلول سيكلوهگزان (CH)، متيل سيكلوهگزان (MCH)، تتراهيدروپيران (THP) و سيكلوبوتانن (CB) استفاده شد. اين مدل بر مبناي برابري فوگاسيته در فازهاي مايع و هيدرات است. از تيوري واندروالس-پلاتيو براي بيان فوگاسيته فاز هيدرات استفاده شد. براي فوگاسيته فاز گاز و همچنين تركيبات آلي غير محلول در آب معادله حالت PR از ميان معادله حالات موردبررسي مناسب تر شناخته شد. در بخش عملي با استفاده از اين دستگاه، نقاط تجزيه هيدرات گاز پروپان در حضور بهبوددهنده‌هاي غير محلول در آب به دست آمد. نتايج حاصل از مدل با نتايج آزمايشگاهي مقايسه و دقت مدل مورد ارزيابي قرار گرفت. توافق خوبي بين داده هاي آزمايشگاهي و مدل سازي به دست آمد. درصد خطاي مطلق در سيستم هاي پروپان خالص، آب + پروپان+ تتراهيدروپيران، آب + پروپان+ سيكلوبوتانن، آب + پروپان+ متيل سيكلوهگزان به ترتيب 19/3%، 10/4%، 16/4% و 33/2% به دست آمد.

Positive applications of gas hydrates have been the subject of many studies nowadays. To make the industrial applications of these crystalline solid like compounds more feasible, some additives are normally added to the corresponding processes. Investigation of phase behavior of such systems is of interest for the industry. In the theoretical section of this work, a simple and reliable thermodynamic model were used to predicting pressure-temperature phase diagrams of the pure gas hydrates, and pure gas hydrates in the presence of water insoluble additives (CH, THP, CB, and MCH). The model is based on equality of fugacities in liquid and hydrate phases. The vdW-P is applied to model the hydrate phase. The PR for equation of state were suitable for predicting fugacity of hydrate formers in the gas phase. In the experimental part, an experimental set-up has been designed and tested. Using this apparatus, propane hydrate dissociation points in the presence of water insoluble have been measured and reported. The results of the model were compared with the experimental data. The percent of Absolute Average Deviation of model for pure propane, propane + THP+ water, water + propane + CB, water + propane + MCH were about 3.19%, 4.10%,4.16% and 3.6%, respectively.