تعیین شرایط تعادل ترمودینامیکی تشکیل هیدرات گازی اتان و هیدرات گازی پروپان با روش سریع و مستقیم
محورهای موضوعی : مهندسی شیمی
اکبر ایراندوخت
1
(
استادیار مهندسی شیمی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران.
)
حسین بریجانیان
2
(
مربی مهندسی شیمی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران.
)
کلید واژه: تعادل ترمودینامیکی سه فازی, هیدرات گازی اتان, هیدرات گازی پروپان, شرایط تعادلی تشکیل هیدرات,
چکیده مقاله :
در این پژوهش، یک روش سریع و مستقیم برای تعیین شرایط تعادلی هیدرات گازی ارایه شده است. آزمایش ها با گاز اتان و پروپان و آب مقطر در یک سامانه واکنشگاهی فشار بالا PARR انجام شد. فشار تعادلی تشکیل هیدرات گازی اتان در دما های 2، 4، 6، 8، 10، 12 و C° 14 و برای فشار تعادلی هیدرات گازی پروپان در 2، 4 و C° 5 به صورت تجربی به دست آمد. مقدار عددی درصد انحراف مطلق نتیجه های به دست آمده از این روش با نتیجه های تجربی Deaton-Frostو سایر پژوهشگران و نیز با نتیجه های به دست آمده از پیش بینی نرم افزار AQUAlibrium برای هیدرات گازی اتان به ترتیب معادل 56/4، 79/4 و 27/3 است. همچنین، مقدار عددی درصد انحراف مطلق نتیجه های به دست آمده از این روش با نتیجه های Deaton-Frost و نتیجه های پیش بینی نرم افزار HWU برای هیدرات گازی پروپان به ترتیب 17/10 و 31/13 به دست آمد.
In this article, a direct and fast method was developed for determination of thermodynamic equilibrium conditions. The thermodynamic equilibrium pressure for ethane hydrate formation at 2, 4, 6, 8, 10, 12, and 14 °C and for propane hydrate formation at 2, 4 and 5 °C were experimentally determined. Comparison of the obtained data for ethane hydrate pressure to that of Deaton-Frost and also to those predicted by AQUAlibrium software showed the average absolute deviation percent of 4.56, 4.79, and 3.27, respectively. In addition, comparison of the obtained data for propane hydrae pressure to that of Deaton-Frost and HWU software, showed the average absolute deviation percent of 10.17, and 13.31, respectively.
[1] Bereces, E.M.; Aches, B.; “Gas Hydrate”, Translated by Paksy, L., Elsevier Science Publisher B.V., Amsterdam, 1983.
[2] Kianfar, E.; Hajimirzaee, S.; Faghih, S.M.; Applications, Structure, Formation, Separation Process and Thermodynamics (Chapter 8) in “Advances in Chemistry Research” Volume 62, Edited by Taylor, James C., Nova Science Publishers, 8, 233-262, 2020.
[3] Waite, W.; Boswell, R.; Dallimore, S.; “Frozen Heat a Global Outlook on Methane Gas Hydrates”, Volume 1, United Nations Environment Program, U.S., 2014.
[4] Sloan, E.D.; “Hydrate Engineering”, Edited by Bloys, J.B., Society of Petroleum Engineers Inc., Texas, 2000.
[5] Ruppel, C.; “Gas Hydrate in Nature”; Department of the Interior; U.S. Geological Survey, Fact Sheet, 2017-3080, 2018.
[6] Makogon, Y.F.; “Hydrates of Hydrocarbons”, 2nd Ed., Penn Well Publishing Co., Oklahoma, 1997.
[7] Demirbas Ayhan; Green Energy and Technology, Methane Gas Hydrate; Springer-Verlag London Limited 2010.
[8] Zhang, B.; Yu, C.; IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 300, 1-6, 2019.
[9] Bai, C.; Su, P.; Su, X.; Guo, J.; Cui, H.; Han, S.; Zhang, G.; Frontiers in Earth Science 10, 876134, 2022.
[10] Tinivella, U.; Accaino, F.; Vedova, D.B.; Geo-Marine Letters 28(2), 97-106, 2008.
[11] Asaoka, T.; Higashi, N.; Ono, M.; Matsuo, T.; Kumano, H.; Cho, H.; Okada M.; Transactions of the JSME, 80(820), 1-10, 2014
[12] Sloan, E. Dendy; Natural Gas Hydrates; SPE 23562, 1991.
[13] Dalmazzone, C.; Herzhaft, B.; Rousseau, L.; Le Parlouer, P.; SPE Annual Technical Conference and Exhibition, SPE-84315-MS, 2003.
[14] Kayode, I.; Deering, C.E.; Marriott, R.A.; Energies 13, 6295-6304, 2020.
[15] Podenko, L.S.; Nesterov, A.N.; Drachuk, A.O.; Molokitina, N.S.; Reshetnikov, A.M.; Russian Journal of Applied Chemistry 86(10), 1509−1514, 2013.
[16] Sloan, E. Dendy; “Clathrate Hydrates of Natural Gases”, 2nd Ed., Marcel Dekker InC., New York, 1998.
[17] Sloan, E. Dendy; Carolyn, A. Koh, “Clathrate Hydrates of Natural Gases”, 3rd Ed., CRC Press, Boca Raton, 2008.
[18] Tohidi, B.; Burgass, R.W.; Danesh, A.; Østergaard K.K.; Todd A.C.; Improving the Accuracy of Gas Hydrate Dissociation Point Measurements, in “Gas Hydrates: Challenges for the Future”; Annals of the New York Academy of Sciences, New Yotk, 2000.
[19] Irandoukht, A.; Brijanian, H.; Dehghani-Mobarakeh, M.; Journal of Applied Research in Chemistry 8(2), 27-35, 1393.
[20] Østergaard, K.K.; Tohidi, B., Danesh, A.; Todd, A.C.; Burgass, R.W.; SPE Production & Facilities 15(4), 228-233, 2000.
[21] Carroll, John J.; “Natural Gas Hydrates A Guide for Engineers”, 2nd Ed., Gulf Professional Publishing, Texas, 2002.
_||_
[1] Bereces, E.M.; Aches, B.; “Gas Hydrate”, Translated by Paksy, L., Elsevier Science Publisher B.V., Amsterdam, 1983.
[2] Kianfar, E.; Hajimirzaee, S.; Faghih, S.M.; Applications, Structure, Formation, Separation Process and Thermodynamics (Chapter 8) in “Advances in Chemistry Research” Volume 62, Edited by Taylor, James C., Nova Science Publishers, 8, 233-262, 2020.
[3] Waite, W.; Boswell, R.; Dallimore, S.; “Frozen Heat a Global Outlook on Methane Gas Hydrates”, Volume 1, United Nations Environment Program, U.S., 2014.
[4] Sloan, E.D.; “Hydrate Engineering”, Edited by Bloys, J.B., Society of Petroleum Engineers Inc., Texas, 2000.
[5] Ruppel, C.; “Gas Hydrate in Nature”; Department of the Interior; U.S. Geological Survey, Fact Sheet, 2017-3080, 2018.
[6] Makogon, Y.F.; “Hydrates of Hydrocarbons”, 2nd Ed., Penn Well Publishing Co., Oklahoma, 1997.
[7] Demirbas Ayhan; Green Energy and Technology, Methane Gas Hydrate; Springer-Verlag London Limited 2010.
[8] Zhang, B.; Yu, C.; IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 300, 1-6, 2019.
[9] Bai, C.; Su, P.; Su, X.; Guo, J.; Cui, H.; Han, S.; Zhang, G.; Frontiers in Earth Science 10, 876134, 2022.
[10] Tinivella, U.; Accaino, F.; Vedova, D.B.; Geo-Marine Letters 28(2), 97-106, 2008.
[11] Asaoka, T.; Higashi, N.; Ono, M.; Matsuo, T.; Kumano, H.; Cho, H.; Okada M.; Transactions of the JSME, 80(820), 1-10, 2014
[12] Sloan, E. Dendy; Natural Gas Hydrates; SPE 23562, 1991.
[13] Dalmazzone, C.; Herzhaft, B.; Rousseau, L.; Le Parlouer, P.; SPE Annual Technical Conference and Exhibition, SPE-84315-MS, 2003.
[14] Kayode, I.; Deering, C.E.; Marriott, R.A.; Energies 13, 6295-6304, 2020.
[15] Podenko, L.S.; Nesterov, A.N.; Drachuk, A.O.; Molokitina, N.S.; Reshetnikov, A.M.; Russian Journal of Applied Chemistry 86(10), 1509−1514, 2013.
[16] Sloan, E. Dendy; “Clathrate Hydrates of Natural Gases”, 2nd Ed., Marcel Dekker InC., New York, 1998.
[17] Sloan, E. Dendy; Carolyn, A. Koh, “Clathrate Hydrates of Natural Gases”, 3rd Ed., CRC Press, Boca Raton, 2008.
[18] Tohidi, B.; Burgass, R.W.; Danesh, A.; Østergaard K.K.; Todd A.C.; Improving the Accuracy of Gas Hydrate Dissociation Point Measurements, in “Gas Hydrates: Challenges for the Future”; Annals of the New York Academy of Sciences, New Yotk, 2000.
[19] Irandoukht, A.; Brijanian, H.; Dehghani-Mobarakeh, M.; Journal of Applied Research in Chemistry 8(2), 27-35, 1393.
[20] Østergaard, K.K.; Tohidi, B., Danesh, A.; Todd, A.C.; Burgass, R.W.; SPE Production & Facilities 15(4), 228-233, 2000.
[21] Carroll, John J.; “Natural Gas Hydrates A Guide for Engineers”, 2nd Ed., Gulf Professional Publishing, Texas, 2002.