17388

17388

گسترش مدلسازي ترموديناميكي تشكيل هيدرات گازي از طريق اصلاح مدل جذب سطحي

كارشناسي ارشد

ترموسينتيك

بهمن 1395

دكتر فرزانه فيضي - دكتر محمدرضا دهقاني

شيمي

مدلسازي جذب سطحي كه در مدل وندر والس پلاتيو به منظور در نظر گرفتن نيروهاي بين ملكول¬هاي گاز و جامد مورد استفاده قرار گرفته مدل لانگموير است. در اين مدل از تابع انرژي 3 پارامتري پتانسيل كيهارا استفاده شده است. پارامترهاي كيهارا مورد استفاده تاثير به سزايي در دقت مدلسازي هيدرات دارند. بنابراين انتخاب روش مناسب براي تنظيم پارامترهاي كيهارا منجر به بهبود مدلسازي تشكيل هيدرات مي شود. تغييرات پارامتر شعاع هسته كره سخت ،α ، در مدل كيهارا تاثيري بر فشار از هم پاشي هيدرات ندارد. بنابراين در اين تحقيق به منظور سهولت در برازش پارامترهاي كيهارا تنها دو پارامتر ɛ و σ در نظر گرفته شده است. به منظور افزايش دقت در مدلسازي هيدرات پارامترهاي كيهارا بر داده هاي هيدرات خالص و مخلوط¬هاي گازي برازش شده¬اند. در اين تحقيق از روش برابري فوگاسيته¬ها براي مدلسازي هيدرات استفاده شده است. در اين روش دقت فوگاسيته آب در فاز مايع از اهميت به سزايي برخوردار مي¬باشد به همين علت در اين پژوهش از معادله حالت CPA ارائه شده توسط ذوقي و همكاران استفاده شده است. اين معادله حالت در محاسبه فوگاسيته آب در فاز مايع و تركيب درصد فاز مايع داراي دقت مناسبي مي‌باشد. بنابراين معادله حالت مذكور قادر است رفتارهاي آب و تركيبات قطبي موجود در سيستم را به خوبي مدل كند. علاوه بر موارد گفته شده اين معادله حالت اثر پيوندهاي هيدروژني آب را در نظر مي¬گيرد درصورتي كه بسياري از مدل¬ها اين ويژگي را ندارند كه اين امر موجب افزايش دقت در مدلسازي هيدرات گازي مي¬شود. همان طور كه مي دانيم اندازه حفرات هيدرات به نوع مولكول ميهمان وابسته است و به همين خاطر است كه فشار بخار حفره هيدرات مجازي نيز به نوع مولكول ميهمان وابسته است. به همين علت در گام بعدي پارامترهاي معادله فشار بخار هيدرات مجازي براي هر مولكول ميهمان و هر ساختار به طور مجزا روي داده¬هاي آزمايشگاهي تشكيل هيدرات برازش شدند. در اين پژوهش درصد ميانگين خطا در محاسبه فشار تشكيل هيدرات خالص %58/2 و در محاسبه فشار تشكيل هيدرات مخلوط گازي % 36/8 مي باشد.

1396/03/16

1/1/1900 12:00:00 AM

Langmuir model is the adsorption modeling that has been used in van der Waals-Platteeuw (vdWP) model in order to consider the forces between gas and solid molecules. In this model three parameter function of kihara potential was utilized. The utilized kihara parameters had a considerable effect on the accuracy of hydrate modeling. Therefore, choosing a suitable method for setting kihara parameters would improve hydrate formation modeling. Changing parameters of the spherical core, α, in kihara model has no significant effect on the hydrate dissociation pressure. Thus, in this research, in order to achive facilitation in fitting kihara parameters, just two parameters σ and ɛ were considerd. For increasing the accuracy of hydrate modeling, kihara parameters were fitted to pure component hydrate and mixed gas hydrates. In this research, fugacity-based model was used for hydrate modeling. In this method, accuracy of water fugacity in liquid phaseis very significant: therefore, in current study, CPA Eos presented by Zoghi et al was used.This Eos is highly accurate in calculating liquid fugacity and x. therefore, the mentioned equation of state can appropriately model the behavior of water and plor compounds existiong in the system. As previously mentioned, it is known from experiment that the size of the hydrate lattice depends on the guest, and therefore it is reasonable to expect that the vapor pressure of the hypothetical empty hydrate lattice will also depend on the guest. As a result, in the next steps, the parameters for the empty hydrate lattice vapor pressures for each guest separately and for each hydrate structure were fit to a subset of the experimental data. In the present study, absolute average deviation from experiment data in pure component hydrate calculation was 2.58% and in calculating gas mixed hyadrate was 8.36%.