انتقال گاز طبیعی توسط هیدرات
چکیده
تشکیل کریستالهای هیدرات در بخش های مختلف صنایع نفت و گاز و فرآیندهای پایین دستی موجب توقف و یا کاهش تولید فرآورده ها می شود و به این علت اطلاعات خوبی در مورد چگونگی پیدایش و شرایط تشکیل آنها فراهم است ولی چون تولید آنها مورد توجه نبوده، مطالعه کمتری بر روی سرعت رشد کریستال هیدرات انجام شده است. اما بروز افکار جدید در مورد انتقال گاز طبیعی به صورت کریستالهای هیدرات در راستای کاهش هزینه تمام شده محصول باعث شده است که مطالعات بیشتری نیز در مورد اخیر صورت گیرد. هدف از این مطالعه، یافتن روشهایی بوده است که بتوان از نظر کیفی و کمی به توصیف رشد کریستال هیدرات پرداخت تا نتایج در صنعت حمل و نقل گاز طبیعی بکار گرفته شوند. فرایند تولید کریستال هیدرات را می توان به دو صورت پیوسته و ناپیوسته انجام داد که با توجه به تاکید این مطالعه بر روی کاربردی بودن نتایج، تمامی مساعی بر روی تولید کریستال هیدرات به صورت پیوسته متمرکز گشته است. وجود گاز محلول در آب در فرایند تولید کریستال هیدرات ضروری است و بنابراین تولید و رشد کریستال هیدرات به گذر از مراحل زیر اجتناب ناپذیر است. - جذب گاز به داخل آب - هسته سازی- رشد هسته ها و کریستال های موجوددر این مطالعه فرض شده است که در یک فرایند واقعی تولید پیوسته هیدرات، هسته ها بوجود آمده اند و کافی است رشد آنها مدنظر قرار گیرد و بنابراین صرفا به رشد کریستال های هیدرات پرداخته شده است. اولین قدم در بررسی سرعت اتفاق افتادن یک پدیده (نظیر رشد کریستال هیدرات) شناسایی نیروی محرکه موثر بر آن است. نکته برجسته این تحقیق آن است که اختلاف دمای بین سطح کریستال جامد و دمای توده مایع (فراتبرید)، عامل کنترل کننده سرعت رشد کریستال هیدرات است. برای توصیف کمی و کیفی رشد کریستال هیدرات می توان از دو دیدگاه مختلف ولی در ارتباط با هم یعنی انتقال جرم و انتقال حرارت به قضیه نگریست ولی نتایج متکی بر انتقال جرم سخت نیازمند آگاهی از میزان غلظت های گاز حل شده در توده مایع و سطح کریستال می باشند و به علت کوچک بودن میزان حلالیت گازهای هیدروکربوری در آب، تعیین توابت مدل از دقت خوبی برخوردار نیست. اگرچه در این مطالعه رابطه ای برای محاسبه غلظت متان در آب در نزدیکی نقطه تشکیل کریستال هیدرات ارائه شده است که توانایی پیش بینی حلالیت متان با خطای در حدود 2% را دارا است. استفاده از نتایج انتقال حرارت در توصیف کمی و کیفی رشد کریستال هیدرات آسانتر است. در این مطالعه دو مدل در این زمینه ارائه شده که در یکی دمای سطح کریستال، دمای تعادل سه فازی در فشار آزمایش فرض شده و در دیگری دمای سطح کریستال متناسب با اندازه ذره متغیر فرض شده است. با استفاده از موازنه فراوانی ذرات، تابع توزیع ذرات به ازای واحد رشد بدست آمده و با استفاده از روابط ریاضی، کل میزان رشد ذرات موجود در سیستم محاسبه شده است. همچنین با استفاده از نتایج بدست آمده از دستگاه ساخته شده در این مطالعه و سایر منابع ، ثوابت مدل تعیین گشته است. نتایج بدست آمده معرف کارآیی رباط بدست آمده می باشند.از سوی دیگر نشان داده شده است که می توان در شرایط یکسان و برای تولید یک نوع کریستال و با داشتن ثوابت برای یک گاز پارامترها را برای گاز دیگر حدس زد. همچنین این تحقیق نشان می دهد که استفاده از دانش کریستالیزاسیون بر سایر روشهایی نظیر شبیه سازی تولید و رشد کریستال به صورت انجام واکنشهای پی در پی ترجیح داشته و به حقیقت نزدیکتر است.