بخشی از مقاله
چکیده
هیدارتهاي گازي، ترکیباتی کریستالی جامد هستند که از تماس گاز و آب در دماي پایین و فشارهاي بالا ایجاد می شوند. یکی از معضلات اصلی در انتقال گاز طبیعی ایجاد هیدرات در خطوط لوله و انسداد این خطوط خاصه در فصول سرد و نواحی سرد سیر می باشد.
بررسی ترمودینامیکی فرآیند تشکیل هیدرات گاز طبیعی لازمه پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات می باشد. در این تحقیق شرایط ترمودینامیکی تشکیل هیدرات مخلوط هیدروکربنی موجود در جریان Lean gas پتروشیمی بندر امام خمینی - ره - مورد بررسی قرار گرفت.
در این تحقیق از روابط تجربی مختلف و همچنین از نرم افزار Hydrate plus و نرم افزار - DWHC -HWU - Distilled Water-Hydrate Correlation –HWU استفاده شده است و نتایج حاصل از آنها مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که با افزایش دما ، فشار تعادلی تشکیل هیدرات افزایش می یابد.
– 1 مقدمه
مولکولهاي آب بخاطر داشتن پیوندهاي هیدروژنی قوي، با بوجود آوردن حفره هایی، تشکیل ساختمان شبه شبکه اي را میدهد. این ساختمان شبه شبکه اي که بعنوان شبکه هیدرات شناخته میشود
هیدرات ها ذرات کریستالی غیر استوکیومتري هستند، در این ذرات مولکولهاي آب بصورت میزبان و هیدروکربن هاي سبک، دي اکسید کربن، آرگون، کریپتون، زنون و غیره می توانند به عنوان مولکولهاي مهمان باشند
مدل هاي سینتیکی تایید کرده اند که شکل گیري هیدرات یک فرآیند کریستالیزاسیون است که شامل هسته زایی و رشد می باشد.
هم گازهاي خالص و هم مخلوط هیدروکربن ها می توانند در مجاورت آب و در دما و فشار معین تشکیل هیدرات دهند. خوراك ورودي به واحدهاي NF پتروشیمی بندر امام مخلوطی از گازهاي جمع آوري شده از چاههاي مختلف اهواز و مارون و و گاز طبیعی مایع شده می باشد که به مخلوط فوق مقداري LPG نیز از واحد آروماتیک اضافه میشود. متاسفانه در مقاطعی از سال این مخلوط تشکیل هیدرات داده و موجب انسداد لوله ها می شود که جهت جلوگیري از تشکیل هیدرات از تزریق پیوسته متانول استفاده می شود. این مخلوط هیدروکربنی قبل از ورود به برج هاي تفکیک ، جهت شیرین ساي و حذف رطوبت وارد برج هاي جذب پر شده با سرامیک وسیلیکاژل و مولکولارسیو می شود.
جهت احیاي بسترهاي جاذب پر شده از جریان گازي Lean gas استفاده می شود. تاکنون تشکیل هیدرات بر روي جریان هاي مختلف هیدروکربنی موجود در واحد NF پتروشیمی بندر امام مورد بررسی قرار نگرفته و از آنجاییکه ترکیب درصد این مخلوط هاي هیدروکربنی تفاوت زیادي با دیگر مخلوط هاي گازي و گازهاي طبیعی دیگر مناطق دنیا دارد از این رو نتایج حاصل از این تحقیق از اهمیت بالایی برخوردار است. مشخصات مخلوط گازي Lean gas در فصل زمستان و تابستان متغیر بوده و مقدار آن در سردترین و گرم ترین روزهاي سال بصورت تدریجی تغییر می کند. مشخصات این مخلوط هیدروکربنی در جدول - 1 - امده است.
جدول - 1 - مشخصات مخلوط هیدروکربنی Lean gas واحد NF پتروشیمی بندر امام خمینی - ره -
-2 پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات
بهترین روش تعیین شرایط تشکیل هیدرات ، اندازه گیري بصورت تجربی است که با استفاده از پارامترهاي دما ، فشار و ترکیب گاز تعیین می شود ولی از آنجائیکه اندازه گیري هاي تجربی به دلیل زمان بر بودن و هزینه هاي زیاد، گاهی غیر عملی است، بنابراین روش هاي مختلف تئوري مبتنی بر داده هاي تجربی براي پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات ارائه شده است:
1-2 روش وزن مخصوص گاز
در سال 1945 کتز ساده ترین روش دستیابی به فشار و دماي تشکیل هیدرات از یک مخلوط گازي را که در شکل - 1 - نشان داده شده است ارائه داد. از این روش براي تخمین شرایط ترمودینامیکی تشکیل هیدرات بر اساس وزن مخصوص گاز طبیعی شیرین که بیش از 3 درصد مولی نیتروژن، دي اکسید کربن یا سولفید هیدروژن نداشته باشد و میزان هیدروکربنهاي سنگین تر از اتان در آنها کمتر از 7 درصد مولی باشد استفاده می شود که شرایط ذکر شده در مورد گازهاي مد نظر ما صادق است. ولی با وجود این خطاي متوسط این روش بین 10 تا 40 درصد می رسد.[
شکل - - 1 منحنی پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات بر اساس وزن مخصوص گاز
2-2 روش تریکل کمپل
این روش جهت تصحیح روش Katz به کار برده می شود و می توان از آن با فشار محدوده - 1000-6000 psi - استفاده کرد. کمپل در سال 1987میلادي نظریه خود را با استفاده از گراف هاي تجربی ارائه نمود.[1] با استفاده از این روش می توان در هر فشاري دماي تشکیل هیدرات را براي متان خالص و همچنین مخلوط گازها با ترکیب درصد اجزا متفاوت را بدست آورد. کمپل فرض کرد که اجزاي C5 و بالاتر در تشکیل هیدرات نقش منفی دارند.
3-2 روش Kobayashi و همکاران
Kobayashi و همکارانش رابطهاي برازشی بر حسب دما - T - ، فشار - P - و دانسیته گاز - - g را در شرایط تعادل سه فازي جهت پیشبینی دماي تشکیل هیدرات ارائه کردند
