16506

1750 دكتري

دكتري

مهندسي شيمي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1399

[هفت]، 126ص.: مصور، جدول، نمودار

محمدرضا احساني، زهرا طاهري، ترانه جعفري بهبهاني

اميرحسين محمدي، محبوبه محمدطاهري

محسن محمدي، مهرداد منطقيان، حسام نجيبي

1400/02/29

كتابنامه

مهندسي شيمي

مهندسي شيمي

1400/07/18

2686410

چكيده در سالهاي اخير بهرهبرداري از ميدانهاي گازي حاوي گازهاي اسيدي در صنايع نفت و گاز جهاني افزايش يا فته است با توجه به اين كه در ارتباط با هيدرات گاز طبيعي ترش و يا مخلوط گازي كه محتوي غلظتهاي مختلف گازهاي اسيدي نظير هيدروژن سولفيد باشد دادههاي محدودي منتشر گرديده است و همچنين به علت اينكه طيف وسيعي از مسائل مربوط به تضمين جريان مربوط به انتقال گاز طبيعي محتوي تركيبات اسيدي است و با توجه به شرايط آزمايش چالش برانگيز سميت فشار باال جنس مخصوص سيستم آزمايش به علت امكان خوردگي اطالعات بسيار محدودي در زمينه رفتار سينتيكي مخلوطهاي گازي حاوي گازهاي اسيدي در مقاالت وجود دارد با توجه به اينكه تاكنون رفتار سينتيكي مخلوط گازي متان و هيدروژن سولفيد به صورت تجربي و تئوري در مقاالت مورد بررسي قرار نگرفته است لذا هدف اصلي اين پژوهش بررسي رفتار سينتيكي مخلوط گازي متشكل از 5 99 درصد گاز متان به عنوان اصليترين جز گاز طبيعي و 5 0 درصد گاز هيدروژن سولفيد از طريق اندازهگيري زمان القايي و توسعه مدل سينتيكي به منظور تخمين زمان القا هستهزايي در حضور و عدم حضور دو بازدارنده سينتيكي PVP و L Tyrosine تعيين شد به منظور صحت سنجي روش آزمايش و عملكرد سامانه آزمايشگاهي ابتدا شرايط تعادل ترموديناميكي گاز متان خالص موردآزمايش قرار گرفت كه نتايج حاصل شده با دادههاي منتشر شده در مقاالت همخواني قابل قبولي داشت همچنين نقاط تعادل ترموديناميكي گاز ترش سنتزي ذكر شده به روش گرمادهي مرحله به مرحله در سامانه حجم ثابت معين و نيروي محركه فرآيند تشكيل هيدرات اختالف فوگاسيته توسط مدل ترموديناميكي توسعه يافته در اين پژوهش با دو معادله حالت CPA PC SAFT محاسبه گرديد سپس دادههاي تعادلي تجربي متان خالص و مخلوط گاز ترش سنتزي با نتايج به دست آمده از مدل ترموديناميكي توسعه يافته در اين پژوهش و خروجي نرمافزار HWHydrate نسخه 1 1 براي شرايط مشابه مقايسه گرديد و تطابق خوبي ميان نتايج مشاهده شد خطاي مطلق ميانگين بر اساس دما در تمام موارد كمتر از 1 0 ميباشد در انتها پارامترهاي سينتيكي تشكيل هيدرات گاز ترش سنتزي مانند زمان القا هستهزايي هيدرات در حضور آب خالص و محلولهايي با غلظتهاي مختلف 5 0 تا 2 درصد وزني از دو بازدارنده سينتيكي PVP و L Tyrosine به صورت آزمايشگاهي بررسي شد آزمايشهاي سينتيك در يك سلول از جنس استيل 613 به حجم 001 سيسي به روش همدما در سامانه حجم ثابت انجام شد و از توسعه مدل سينتيكي ناتاراجان و بيشنو به منظور تخمين زمان القا هستهزايي هيدرات مخلوط گازي ذكر شده 5 99 متان 5 0 هيدروژن سولفيد استفاده شد با توجه به نتايج بهدست آمده استفاده از L Tyrosine به عنوان بازدارنده سينتيكي منجر به افزايش قابل توجه زمان القا شد كه بيشينه افزايش در زمان استفاده از محلول 2 درصد وزني و در بيشترين درجه فوق سرمايش مشاهده شد. كلمات كليدي گاز ترش سنتزي هيدروژن سولفيد متان هيدرات گازي بازدارندههاي سينتيكي هيدرات سينتيك توسعه مدل ترموديناميكي توسعه مدل سينتيكي

Abstract In recent years the exploitation of gas fields containing acidic gases in the oil and gas industryhas increased Due to the fact that limited data have been published on hydrates of sour natural gasor gas mixtures containing different concentrations of acidic gases such as hydrogen sulfide andalso because of the wide range of flow assurance issues It is related to the transfer of natural gascontaining acidic compounds and due to the challenging test conditions toxicity high pressure specific material of the test system due to the possibility of corrosion there is very littleinformation about the kinetic behavior of gas mixtures containing acidic gases in the literature Considering that the kinetic behavior of methane and hydrogen sulfide gas mixtures has not beenstudied experimentally and theoretically in the literature Therefore the main purpose of this studywas to investigate the kinetic behavior of a gas mixture of 99 5 methane as the main componentof natural gas and 0 05 hydrogen sulfide by measuring the induction time and developing akinetic model to estimate the induction time of the nucleus Specificity was determined in thepresence and absence of two kinetic inhibitors PVP and L Tyrosine In order to validate the test method and the performance of the laboratory system first thethermodynamic equilibrium conditions of pure methane gas were tested The results of which werein agreement with the data published in the literature Also the thermodynamic equilibrium pointsof the mentioned synthetic sour gas were calculated by step by step heating method in a constantvolume system and the driving force of the hydrate formation process fugacity difference wascalculated by the thermodynamic model which is developed in this research study with PC SAFT CPA equation of state Then the experimental equilibrium data of pure methane andsynthetic sour gas mixture were compared with the results obtained from the thermodynamicmodel developed in this study and the output of HWHydrate software version 1 1 for similarconditions showed a good agreement with obtained experimental results absolute error based ontemperature in all cases is less than 0 1 Finally the kinetic parameters of the formation ofsynthetic sour gas hydrates such as the induction time of hydrate nucleation in the presence of purewater and solutions with different concentrations 0 5 to 2 wt of two kinetic inhibitors PVP andL Tyrosine experimentally investigated Kinetic experiments were performed on a 100 cc steelcell by isothermal method in a fixed volume system 99 methane 0 5 hydrogen sulfide According to the results the use of L Tyrosine as a kinetic inhibitor led to a significant increasein induction time which was observed at the maximum increase in the use of 2 by weightsolution and in the highest degree of subcooling Keyword Synthetic Sour Gas Hydrogen Sulfide Methane Gaseous Hydrate KineticHydrate Inhibitors Kinetics Development of Thermodynamic Model Development of KineticModel

محمدرضا احساني، زهرا طاهري، ترانه جعفري بهبهاني

اميرحسين محمدي، محبوبه محمدطاهري

محسن محمدي، مهرداد منطقيان، حسام نجيبي