پديد آورنده :
جعفري، مهسا
عنوان :
بررسي آزمايشگاهي ذخيره سازي گاز كربن دي اكسيد در فاز هيدرات در حضور نانوذرات رس اصلاح شده
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
فرايندهاي جداسازي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده ا 78ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمدرضا احساني، محسن محمدي
استاد مشاور :
محمد ديناري
توصيفگر ها :
پلي اتيلن ايمين , هيدرات گازي , نانوذرات مونت موريلونيت
استاد داور :
حميدرضا شاهوردي، عليرضا خزعلي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/01/21
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/01/29
چكيده فارسي :
گاز كربن‌دي‌اكسيد به عنوان مهم‌ترين گاز گلخانه‌اي شناخته شده است كه افزايش انتشار آن در اتمسفر موجب آلودگي هوا شده و سبب گرم‌تر شدن زمين مي‌شود. جذب اين گاز و ممانعت از ورود آن به جو زمين مسئله‌اي بسيار مهم است. تكنولوژي هيدرات‌هاي گازي يكي از روش‌هاي ذخيره سازي و انتقال گاز است، با اين حال تا به امروز به دو دليل سرعت كم تشكيل هيدرات و ظرفيت ذخيره سازي كم، استفاده‌هاي كاربردي از هيدرات‌هاي گازي محدود هستند. حضور نانوذرات سبب افزايش سرعت تشكيل و رشد هيدرات و افزايش ميزان گاز ذخيره شده در فاز هيدرات مي‌شود.
در اين تحقيق، از نانوذرات رس و رس اصلاح شده با استفاده از پلي‌اتيلين ايمين براي بهبود ميزان ذخيره‌سازي گاز كربن‌دي‌اكسيد در فاز هيدرات استفاده شد. بدين منظور از يك راكتور الاكلنگي و يك راكتور همزن‌دار براي آزمايش‌هاي تشكيل هيدرات گازي استفاده شد و در آزمايشگاه بالادستي نفت دانشكده مهندسي شيمي آزمايش‌ها انجام شد. سنتز نانوذرات رس با روش‌هاي مختلف انجام شده و پس از آن، نانوذرات رس اصلاح شده تهيه شده، مشخصه يابي شدند. در ادامه پژوهش اثر غلظت، فشار و نوع نانوذرات بر جذب گاز در فاز هيدرات مورد بررسي قرارگرفت.
نتايج آزمايش‌هاي انجام شده نشان مي‌دهد ميزان افزايش تعداد مول گاز جذب شده در فاز هيدرات در فشار اوليه 45 بار، 79/32% نسبت به تعداد مول در فشار اوليه 36 بار در دستگاه الاكلنگي و 38/64% در دستگاه همزن‌دار مي‌باشد. ميزان افزايش ظرفيت ذخيره سازي در فشار اوليه 45 بار، 99/33% نسبت به ظرفيت ذخيره سازي در فشار اوليه 36 بار در دستگاه الاكلنگي و 20/59% در دستگاه همزن‌دار است. همچنين با توجه به نتايج، حضور نانوذرات مونت موريلونيت سبب افزايش ميزان جذب كربن‌دي‌اكسيد در هيدرات و ميزان ظرفيت ذخيره سازي نسبت به آب خالص گرديده و اين امر با افزايش غلظت نانوذرات افزايش مييابد. ميزان افزايش تعداد مول كربن‌دي‌اكسيد ذخيره شده در فاز هيدرات در حضور نانوذرات رس درغلظت ppm500، 83/21% در دستگاه الاكلنگي و 9% در دستگاه همزن‌دار، نسبت به آب خالص است.
همچنين نانوسيال حاوي نانوذرات مونت موريلونيت اصلاح شده داراي توانايي بالاتري نسبت به نانوسيال حاوي نانوذرات مونت موريلونيت اصلاح نشده در جذب گاز دي‌اكسيدكربن در فاز هيدرات است. ميزان افزايش تعداد مول در نانوسيال حاوي تركيب نانوذرات و 50% پلي اتيلن ايمين درغلظت ppm500، 265/33% در دستگاه الاكلنگي و 15% در دستگاه همزن‌دار، نسبت به آب خالص مي‌باشد. در انتها با توجه به اين كه نانوذرات مونت موريلونيت سبب بهبود نسبتا قابل توجه در زمينه‌ي افزايش ميزان گاز كربن‌دي‌اكسيد ذخيره شده گرديدند، اثر اين نانوذرات بر ميزان ظرفيت ذخيره‌سازي مورد بررسي قرار گرفت و نتايج نشان دهنده بهبود ميزان ظرفيت ذخيره‌سازي با استفاده از نانوذرات است.
چكيده انگليسي :
Carbon dioxide gas is known as the most important greenhouse gas, which increases its release into the atmosphere, pollutes the air, and makes the earth warmer. Absorbing this gas and preventing it from entering the Earth's atmosphere is a very important issue. The technology of gas hydrates, however, due to the slow pace of hydrate and small storage capacity, hydrates have limited functional use to date. The addition of nanoparticles absorbs this gas. The presence of nanoparticles increases the rate of formation and growth of hydrates and increases the amount of gas stored in the hydrated phase.
For this purpose, both oscillating and agitator reactors were used for experiments on the formation of hydrates. Moreover, experiments were performed in the upstream oil laboratory of Chemical Engineering. Then, the synthesis of clay nanoparticles was performed by different methods and then the modified clay nanoparticles were characterized. In the following study, the effect of concentration, temperature, and type of nanoparticles on gas storage in hydrate was investigated.
The results of experiments show that the increase of the number of moles of gas trapped in the hydrate phase at the initial pressure of 45 bar is 32.79% compared to moles at the initial pressure of 36 bar in the oscillating device and 64.38% in the agitator. The rate of increase in storage capacity at initial pressure is 45 bar, 33.99% compared to initial pressure of 36 bar in the oscillating device and 59.20% in the agitator. Also, the presence of montmorillonite nanoparticles grows up the number of carbon dioxide and the storage capacity in the hydrate compare to pure water and increasing the concentration of nanoparticles increases that. The rate of increase in the number of moles of carbon dioxide stored in the hydrate phase in the presence of clay nanoparticles at a concentration of 500 ppm is 21.83% in the oscillating device and 9% in the agitator compared to pure water.
Also, nanofluids containing modified montmorillonite nanoparticles have a higher ability than nanofluids containing unmodified montmorillonite nanoparticles to trap carbon dioxide gas in the hydrate phase. The rate of increase in the number of moles per nanofluid containing the composition of nanoparticles and 50% polyethyleneimine at a concentration of 500 ppm, 33.265% in the oscillating device, and 15% in the agitator, compared to pure water. In addition, the effect of montmorillonite nanoparticles on the gas storage in the hydrate phase and storage capacity was investigated.
استاد راهنما :
محمدرضا احساني، محسن محمدي
استاد مشاور :
محمد ديناري
استاد داور :
حميدرضا شاهوردي، عليرضا خزعلي
