پديد آورنده :
احمديان، صادق
عنوان :
مدل سازي ترموديناميكي تشكيل هيدرات گاز طبيعي در حضور مايعات يوني با استفاده از معادله حالت CPA و تئوري دو مرحله اي تشكيل هيدرات چن-جو
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي فرآيند
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هشت، 81ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمدرضا احساني، محسن محمدي
توصيفگر ها :
هيدرات گازي , تعادل فازي , تئوري چن-جو , مايعات يوني برپايه ايميدازوليوم , معادله حالت CPA
استاد داور :
حميدرضا شاهوردي، روح اله هاشمي
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/04/12
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/04/12
چكيده فارسي :
1 چکیده تشکیل هیدرات در خطوط انتقال گاز طبیعی باعث مشکالت بسیاری در صنعت نفت و گاز شده است ممانعت از تشکیل هیدرات و به تعویق انداختن آن امری ضروری است و تحقیقات زیادی برای برطرف کردن این پدیده توسط صنایع نفت و گاز انجام شده است برای جلوگیری و برطرف کردن تشکیل هیدرات روشهای مختلفی وجود دارد که یکی از این روشها استفاده از بازدارندههای ترمودینامیکی میباشد موادی مانند متانول اتانول مونواتیلن گالیکول MEG به عنوان معروفترین بازدارندهها شناخته شده هستند بهتازگی برخی مواد مانند مایعات یونی نقش بازدارندههای ترمودینامیکی را ایفا میکنند یکی از مواردی که بایستی مورد توجه قرار گیرد پیشبینی شرایط تشکیل رسوب هیدرات در حضور و عدم حضور بازدارندههاست که نیاز به مدلسازی ترمودینامیکی دقیق دارد در این تحقیق دما و فشار تعادلی تشکیل هیدرات برای گازهای خالص و مخلوط گازها در حضور بازدارندههای ترمودینامیکی از قبیل متانول اتانول مونواتیلن گالیکول و مایعات یونی محاسبه شده است مایعات یونی که در این تحقیق مورد مطالعه قرارگرفته شامل 1 اتیل 3 متیل ایمیدازولیوم هیدروژن سولفات 1 اتیل 3 متیل ایمیدازولیوم اتیل سولفات 1 بوتیل 3 متیل ایمیدازولیوم تترا فلوئورو بورات 1 2 هیدروکسی اتیل 3 متیل ایمیدازولیوم تترا فلوئورو بورات 1 بوتیل 3 متیل ایمیدازولیوم کلراید و 1 بوتیل 3 متیل ایمیدازولیوم برماید است برای انجام مدلسازی از تئوری دو مرحلهای تشکیل هیدرات چن جو به همراه معادله حالت Cubic Plus Association CPA برای محاسبهی فوگاسیته در فازهای مایع و بخار استفاده شده است ابتدا محاسبات هیدرات گاز متان و دیاکسید کربن در حضور بازدارندههای صنعتی انجام شده و نشان داده شد که مدل استفاده شده برای محاسبات هیدرات دارای دقت قابل قبولی برای پیشبینی شرایط تشکیل هیدرات درحضور این بازدارندهها است به عنوان مثال انحراف میانگین مطلق هیدرات گاز متان در حضور مونواتیلن گالیکول با استفاده از معادله حالت CPA و تئوری چن جو 92 3 درصد بوده در حالیکه انحراف میانگین مطلق همین سیستم با استفاده از معادله حالت SRK و تئوری چن جو برابر 78 01 درصد است بنابراین مدل استفاده شده در این تحقیق میتواند سیستمهایی که پیوند هیدروژنی تشکیل میدهند مانند شرایط تشکیل هیدرات درحضور متانول و مونواتیلن گالیکول را از لحاظ ترمودینامیکی به خوبی پیشبینی کند مایعات یونی اخیرا به عنوان بازدارندههای سینتیکی و ترمودینامیکی مورد استفاده قرار میگیرند برای مدلسازی مایعات یونی با استفاده از معادله حالت CPA ابتدا باید پارامتر های مورد نیاز مایعات یونی را بهدست آوریم برای این منظور پارامترهای معادله حالت مربوط به مایعات یونی با استفاده از دانسیته مایع خالص محاسبه شده است همچنین پارامترهای برهمکنش دوتایی مایعات یونی آب و مایعات یونی متان با استفاده از دادههای تعادل ترکیب دو جزئی تعیین شد سپس مدلسازی شرایط تشکیل هیدرات متان در حضور مایعات یونی با استفاده از معادله حالت CPA و تئوری دو مرحلهای تشکیل هیدرات چن جو انجام شده و نتایج با دادههای آزمایشگاهی و همچنین شرایط استفاده از معادله حالت SRK مقایسه شده است نتایج نشان میدهد که معادله حالت CPA میتواند رفتار فازی محلول آبی مایعات یونی بر پایه ایمیدازولیوم را با در نظر گرفتن طرح تجمعی 2B به خوبی پیشبینی کند همچنین نتایج نشان میدهد که مدل استفاده شده در این تحقیق برای پیشبینی شرایط تعادلی هیدرات متان در حضور مایعات یونی
چكيده انگليسي :
AbstractThe formation of hydrates in pipe lines transmission has caused many problems in the oil andgas industry It is crucial to prevent hydrate formation and postpone it and much research hasbeen done to eliminate this phenomenon by the oil and gas industry There are several methodsto prevent and eliminate hydrate formation one of which is the use of thermodynamic inhibitors Substances such as methanol ethanol monoethylene glycol MEG are known as the mostwidely known inhibitors Recently some materials such as ionic liquids play the role ofthermodynamic inhibitors One of the issues that should be considered is prediction of theconditions for the formation of hydrate sediments in the presence and absence of inhibitors thatrequiring a precise thermodynamic modeling In this study the equilibrium temperature andpressure of hydrate formation for pure gases and gas mixtures in the presence of thermodynamicinhibitors such as methanol ethanol monoethylene glycol and ionic liquids have beencalculated Ionic liquids studied in this study include EMIM HSO4 EMIM EtSO4 BMIM BF4 BMIM Cl BMIM Br and OH EMIM BF4 For modeling the two stephydrate formation theory of Chen Guo and the Cubic Plus Association CPA equation of statehas been used to calculate fugacity in liquid and vapor phases Hydrate calculations of methaneand carbon dioxide were carried out in the presence of industrial inhibitors and it was shownthat the model used for hydrate calculations has an acceptable accuracy to predict the formationof hydrate in the presence of these inhibitors For example the absolute average deviation ofmethane gas hydrates in the presence of monoethylene glycol by using the CPA equation ofstate and the theory of Chen Guo is 3 29 while the absolute average deviation of this system by using the SRK equation of state and the theory of Chen Guo is 10 87 Therefore the modelused in this study can well predict thermodynamically the systems that make up the hydrogenbond for example hydrate formation in the presence of methanol and monoethylene glycol Ionic liquids have recently been used as kinetic and thermodynamic inhibitors To model ionicliquids by using the CPA equation of state we must first obtain the required parameters for ionicliquids For this purpose the parameters of the equation of state for ionic liquids are calculatedby using pure liquid density Also the interaction parameters of ionic liquids water and ionicliquids methane were determined by using equilibrium data Then modeling the conditions forthe formation of methane hydrates in the presence of ionic liquids was carried out by using theCPA equation of state and the two step hydrate formation theory and the results were comparedwith the experimental data as well as the conditions for using the SRK equation of state Theresults show that the CPA equation of state can well predict the phase behavior of ionic liquidsbased imidazolium with regard to the 2B scheme Also the results show that the model used inthis study is accurate to predict the methane hydrate formation in the presence of ionic liquidsbased imidazolium For example the average absolute deviation of methane hydrates in thepresence of 1 butyl 3 methyl imidazolium tetrafluoroborate in various concentrations is lessthan 4 2 Keywords gas hydrate Phase equilibria Chen Guo theory Imidazolium based ionic liquidsTwo step hydrate formation theory CPA EoS
استاد راهنما :
محمدرضا احساني، محسن محمدي
استاد داور :
حميدرضا شاهوردي، روح اله هاشمي
