پایان نامه ارشد مهندسی شیمی، مدلسازی تشکیل هیدرات گازی
پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی شیمی با عنوان:
مدلسازی تشکیل هیدرات گازی در سیستمهای شامل ترکیب بهبود دهنده ساختمان هیدرات
چکیده:
نیاز به گاز طبیعی در سراسر دنیا با کمتر ین هزینه سبب شده است که یک روش جدید برای ذخیره سازی و حمل گاز طبیعی به شکل هیدرات ظهور یابد. یکی از مهمترین خواص هیدرات که آن را برای این کاربرد بسیار مورد توجه قرار داده است، نسبت گاز به جامد بالا در آن است. اما مشکل اساسی استفاده از هیدرات در صنعت سرعت تولید پایین آن است. برای رفع این مشکل، افزودن مواد بهبود دهنده توسط محققین بسیاری پیشنهاد شده است. این مواد می توانند حجم گاز محبوس شده در شبکه هیدرات را افزایش داده، سبب بهبود سرعت تشکیل آن شده و شرایط ترمودینامیکی تشکیل آن را نیز جابه جا نمایند. به طوریکه هیدرات در دمای مورد نظر در فشار پایین تری تشکیل شود. تاکنون استفاده از مواد فعال سطحی و هیدروتروپ ها به عنوان مواد بهبود دهنده پیشنهاد شده است. رفتار فازی سیستم در حضور این مواد نسبت به حالت آب خالص دستخوش تغییر میشود. مدلهای ترمودینامیکی موجود نمیتوانند در حضور این مواد رفتار فازی تشکیل هیدرات را با دقت بالا پیش بینی نماید.
هدف از این تحقیق، اصلاح مدل ترمودینامیکی موجود جهت پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات، در حضور مواد بهبود دهنده می باشد. در این تحقیق اصلاحاتی بر آخرین مدل پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات در حضور مواد بهبود دهنده صورت پذیرفته است، تا مدل پیشگوتری حاصل شود. اثر حضور مواد بهبود دهنده پارا تولوئن سولفونیک اسید (pTSA) و سد یم دودسیل سولفات (SDS) در فاز ما یع در دو مرحله مورد مطالعه قرار گرفته است . در مرحله اول فرض شده که ماده بهبود دهنده یک حل شونده آلی است. ضریب اکتیویته آب در فاز مایع در حضور ماده بهبود دهنده pTSA و اجزای گاز طبیعی توسط مدل UNIFAC محاسبه میشود. برای سیستم حاوی SDS از مدل UNIFAC-IF که سهم نیروهای سطحی تشکیل مایسل کروی را در UNIFAC لحاظ می کند، استفاده شده است. در مرحله دوم تأثیر پدیده خود تجمعی مواد افزودن ی بر مدل لحاظ میشود تا اختلاف پتانسیل شیمیایی سیستم در شرایطی که این پدیده نیز در کنار تشکیل هیدرات وجود دارد، مورد محاسبه و ارزیابی قرار بگیرد. همچنین اثر استفاده از دو معادله حالت SRK و PR جهت محاسبات فاز گاز نیز مطالعه شده است. نتایج نشان داده است که در حضور مواد افزودنی معادله حالت SRK با دقت بهتری پیش بینی های مورد نظر را انجام داده است. نتایج حاصل از مدل برای سیستم های خالص بدون هیچ ماده افزودنی، سیستم های شامل مواد بازدارنده و سیستم های شامل مواد فعال سطحی و هیدروتروپ ها به عنوان مواد بهبود دهنده با داده های تجربی موجود در مقالات مقایسه شده است و نشان داده شده است که مدل پیش بینی های نزدیکی را ارائه نموده است.
فهرست مطالب:
چکیده
فصل اول: هیدرات گاز
1-1 مقدمه
2-1 تاریخچه
3-1 ساختارهای هیدرات
1-3-1 حفرات تشکیل دهنده هیدرات
1-1-3-1 دوازده وجهی با سطوح پنج ضلعی
2-1-3-1 چهارده وجهی
3-1-3-1 شانزده وجهی
4-1-3-1 دوازده وجهی غیر منتظم
5-1-3-1 بیست وجهی
I -2-3-1 ساختار
II -3-3-1 ساختار
H -4-3-1 ساختار
4-1 رفتار فازی تشکیل هیدرات
5-1 فرآیند تشکیل و تجزیه هیدرات
6-1 شرایط تشکیل هیدرات و ویژگی عمومی مولکولهای مهمان
1-6-1 طبیعت شیمیایی مولکولهای مهمان
2-6-1 بررسی هندسی مولکولهای مهمان
7-1 هیدرات به عنوان معضلی در صنعت نفت و گاز
8-1 فواید هیدرات گازی
1-8-1 حمل و ذخیرهسازی گاز طبیعی توسط هیدرات
فصل دوم: بهبود شرایط تشکیل هیدرات گازی
1-2 مقدمه
2-2 مواد بهبود دهنده
1-2-2 مواد فعال سطحی
1-2-2-1 تشکیل مایسل توسط مواد فعال سطحی
2-2-2 هیدروتروپها
3-2 اثر مواد بهبود دهنده بر فرآیند تشکیل هیدرات
1-3-2 مکانیزم تأثیرگذاری مواد بهبود دهنده
4-2 مروری بر مطالعات قبلی
فصل سوم: اصلاح مدل ترمودینامیکی پیشبینی شرایط تشکیل هیدرات در سیستمهای شامل مواد بهبود دهنده
1-3 مقدمه
2-3 مدل ترمودینامیکی وندروالس- پلاتیو
1-2-3 محاسبه اختلاف پتانسیل شیمیایی آب در شبکه هیدرات توخالی و پرشده
1-1-2-3 محاسبه فوگاسیته اجزای فاز گاز
2-2-3 محاسبه اختلاف پتانسیل شیمیایی آب در فاز مایع و شبکه هیدرات توخالی
3-2-3 الگوریتم محاسبات پیشبینی شرایط تشکیل هیدرات مخلوط گازی
3-3 اصلاح مدل ترمودینامیکی در حضور مواد افزودنی
1-3-3 اثر حضور مواد بازدارنده
1-1-3-3 مدل عمومی برای محاسبه ضریب اکتیویته UNIFAC
2-3-3 اصلاح مدل ترمودینامیکی در حضور مواد بهبود دهنده
1-2-3-3 اصلاح مدل ترمودینامیکی در حضور هیدروتروپ pTSA
2-2-3-3 اصلاح مدل ترمودینامیکی در حضور ماده فعال سطحی SDS
فصل چهارم: بحث و تفسیر نتایج
1-4 نتایج پیشبینی شرایط تشکیل هیدرات برای سیستم خالص
2-4 نتایج پیشبینی شرایط تشکیل هیدرات برای سیستمهای حاوی ماده بازدارنده
3-4 نتایج پیشبینی شرایط تشکیل هیدرات برای سیستمهای حاوی بهبود دهنده pTSA
1-3-4 تأثیر حلالیت اجزای گازی در فاز آب در حضور pTSA بر ضریب اکتیویته آب
2-3-4 تأثیر غلظت ماده افزودنی
3-3-4 پیشبینی نقطه تشکیل هیدرات در دمای بالا
4-3-4 مقایسه کارآیی استفاده از معادلات حالت
4-4 نتایج پیشبینی شرایط تشکیل هیدرات برای سیستمهای حاوی بهبود دهنده SDS
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادها
1-5 نتیجه گیری
2-5 پیشنهادها
منابع و ماخذ
تعداد مشاهده: 3031 مشاهده
فرمت فایل دانلودی:.zip
فرمت فایل اصلی: pdf
تعداد صفحات: 134
حجم فایل:1,801 کیلوبایت
-
راهنمای استفاده:
مناسب جهت استفاده دانشجویان رشته مهندسی شیمی
-
محتوای فایل دانلودی:
در قالب فایل PDF