بکارگیری فرآیند هیدرات شدن در جداسازی اجزای گاز طبیعی مدل
چکیده
در این رساله به بررسی سینتیک و شرایط تشکیل هیدرات در سه بخش پرداخته شده است. بخش اول به هیدرات متان، بخش دوم به هیدرات co2 و بخش سوم به هیدرات مخلوط متان و co2 مربوط می شود. در این رساله برای اولین بار یک روش دقیق و جدید برای تعیین زمان القای کریستالیزاسیون هیدرات ارائه شد. زمان القای کریستالیزاسیون برای هیدرات متان و هیدرات co2 در شرایط مختلف تعیین شد و اثر فوق اشباع و فشار اولیه بر زمان القای کریستالیزاسیون تشکیل هیدرات مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش فشار اولیه و میزان فوق اشباع، زمان القای کریستالیزاسیون کاهش می یابد. زمان القای کریستالیزاسیون تشکیل هیدرات متان بیشتر از زمان القای کریستالیزاسیون تشکیل هیدرات co2 بوده است. با توجه به این اختلاف و با استفاده از روشی ابتکاری و برای اولین بار متان و co2 از طریق هیدرات شدن از هم جدا شدند. در این تحقیق مقادیر کشش سطحی بین هیدرات متان و آب و همچنین مقادیر کشش سطحی بین هیدرات co2 و آب با استفاده از تئوری هسته زایی کلاسیک تعیین شد. همچنین مقادیر تجربی درجه هسته زایی برای فرایند هیدرات شدن متان و co2 تعیین گردید. در زمینه ایجاد دانش عملی در مورد سیستم های حاوی هیدرات های گازی، دستگاهی آزمایشگاهی با قابلیت عکس برداری، فیلمبرداری و ثبت خودکار دما و فشار داخل راکتور ساخته شد. داده های آزمایشگاهی تشکیل هیدرات متان، co2 و مخلوط متان و co2 در یک راکتور ناپیوسته ثبت شد. آزمایش های حجم ثابت در محدوده دمایی 273 تا 277 درجه کلوین، محدوده فشار از 43 تا 60 بار و همچنین در جزء مولی متان از 5/0 تا 75/0 انجام شدند. گزینش پذیری و ظرفیت ذخیره سازی متان و co2 در فرآیند هیدرات شدن در آزمایش های مختلف محاسبه شد و اثر سه پارامتر دما، فشار اولیه و جزء مولی متان بر گزینش پذیری و ظرفیت ذخیره سازی مورد بررسی قرار گرفت. گزینش پذیری جداسازی متان و co2 با افزایش فشار اولیه و همچنین با افزایش جزء مولی متان افزایش یافت. ولی این پارامتر با افزایش دمای راکتور کاهش یافت. نتایج نشان داد که ظرفیت ذخیره سازی مخلوط متان و co2 در هیدرات با افزایش فشار اولیه افزایش می یاید ولی این پارامتر با افزایش دمای راکتور و همچنین با افزایش جزء مولی متان کاهش می یابد. در این تحقیق یک مدل ریاضی برای پیش بینی گزینش پذیری و یک مدل ریاضی برای پیش بینی ظرفیت ذخیره سازی مخلوط متان و co2 درهیدرات در محدوده دما، فشار و جزء مولی متان ارائه گردید.
