مدل‌سازی تعادل بخار ـ مایع کربن دی اکسید ـ هیدروکربن، نیتروژن ـ هیدروکربن و مخلوط‌‌های گاز طبیعی با استفاده از معادله حالت PC-SAFT-D ساده شده

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی نفت، گاز و پتروشیمی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران

چکیده

نظریه زنجیره دوتایی سخت ساده شده، همراه با نظریه آماری سیال تجمعی زنجیره اغتشاش (PC-SAFT) که برای سامانه­­ های دوجزئی نرمال آلکان­ها توسط نصری­ فر به کار برده شده و از دقت خوبی برخوردار است، به سامانه ­های دوجزئی کربن دی اکسید ـ  هیدروکربن و نیتروژن ـ هیدروکربن و گاز طبیعی توسعه داده شد. پارامتر­های m ، σ و  برای کربن دی اکسید، نیتروژن، ایزوبوتان و ایزوپنتان محاسبه شدند. نتیجه­ ها نشان داد که برای این مواد درصد خطای متوسط به دست امده با استفاده از این معادله حالت برای فشار بخار کربن دی اکسید ، نیتروژن، ایزوبوتان و ایزوپنتان به ترتیب 7/2، 3/0، 1/2 و 2/2 و برای حجم مایع اشباع 2/1، 1/1، 1/3 و 5/1 می باشد. با به کار بردن kij  برای تصحیح برهم کنش ­های پراکندگی، تعادل بخار مایع سامانه ­های دو جزیی کربن دی اکسید ـ  هیدروکربن و نیتروژن ـ هیدروکربن مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه ­های به ­دست آمده از این معادله حالت به ترتیب با معادله حالت SAFT  و PC-SAFT مقایسه شد. نتیجه ها نشان داد که این مدل از عملکرد بهتری نسبت به این دو معادله حالت برخوردار است. سرانجام مدل برای پیش ­بینی دمای نقطه شبنم مخلوط­ های چندجزئی گاز طبیعی به کار برده شد و برای این سامانه­­ ها نیز خطای به دست آمده از پیش­ بینی مدل کم­ تر از معادله حالت PR78 شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

 [1] Chapman, W.G., Jackson G., Gubbins K.E., Phase Equilibria of Associating Fluids: Chain Molecules with Multiple Bonding Sites. Molecular Physics, 65(5): 1057-1079 (1988).
[2] Chapman W.G., Gubbins K.E., Jackson G., and Radosz M., New Reference Equation of State for Associating Liquids. Industrial & Engineering Chemistry Research, 29(8): 1709-1721 (1990).
[3] Huang S.H, Radosz M., Equation of State for Small, Large, Polydisperse, and Associating Molecules. Industrial & Engineering Chemistry Research, 29(11): 2284-2294 (1990).
[4] Huang S.H., M. Radosz, Equation of State for Small, Large, Polydisperse, and Associating Molecules: Extension to Fluid Mixtures. Industrial & Engineering Chemistry Research, 30(8): 1994-2005 (1991).
[5] Ghonasgi D., Chapman W.G., A New Equation of State for Hard Chain Molecules. The Journal of Chemical Physics, 100(9): 6633-6639 (1994).
[6] Chang J., Sandler S.I., An Equation of State for the Hard-Sphere Chain Fluid: Theory and Monte Carlo Simulation. Chemical Engineering Science,. 49(17): 2777-2791 (1994).
[7] Sadus, R.J., Equations of State for Hard-Sphere Chains. The Journal of Physical Chemistry, 99(32): 12363-12366 (1995).
[8] Sadus R.J., A Simplified Thermodynamic Perturbation Theory-Dimer Equation of State for Mixtures of Hard-Sphere Chains. Macromolecules, 29(22): 7212-7216 (1996).
[9] Sadus R.J., Simple Equation of State for Hard‐Sphere Chains. AIChE Journal, 45(11): 2454-2457 (1999).
[10] Shah V.M., Bienkowski P.R., Cochran H.D., Generalized Quartic Equation of State for Pure Nonpolar Fluids. AIChE Journal, 40(1): 152-159 (1994).
[11] Nasrifar K., Bolland O., Simplified Hard-Sphere and Hard-Sphere Chain Equations of State for Engineering Applications. Chemical Engineering Communications, 193(10): 1277-1293 (2006).
[12] Nasrifar K., A Semi-Empirical Hard-Sphere Chain Equation of State: Pure and Mixture. Fluid Phase Equilibria, 261(1-2): 258-264 (2007).
[13] Dominik A., Jain S., Chapman W.G., New Equation of State for Polymer Solutions Based on the Statistical Associating Fluid Theory (SAFT)− Dimer Equation for Hard-Chain Molecules. Industrial & Engineering Chemistry Research, 46(17): 5766-5774 (2007).
[14] Hosseini S., Alavianmehr M., Moghadasi J., A Perturbed Hard-Dimer Chain Equation of State for Polymer Melts. Journal of Non-Crystalline Solids, 362: 195-200 (2013).
[15] Hosseini, S., Alavianmehr M., Moghadasi J., Density and Isothermal Compressibility of Ionic Liquids from Perturbed Hard-Dimer-Chain Equation of State. Fluid Phase Equilibria, 356: 185-192 (2013).
[16] Nasrifar, K. A Perturbed-Chain SAFT Equation of State Applied to Mixtures of Short-and Long-Chain N-Alkanes. Industrial & Engineering Chemistry Research, 52(19): 6582-6591 (2013).
[17] Boublík T., Hard‐Sphere Equation of State. The Journal of Chemical Physics, 53(1): 471-472 (1970).
[18] Mansoori G., Carnahan N.F., Starling K.E., and Leland Jr T. W., Equilibrium Thermodynamic Properties of the Mixture of Hard Spheres. The Journal of Chemical Physics, 54(4): 1523-1525 (1971).
[19] Barker J.A., Henderson D., Perturbation Theory and Equation of State for Fluids. II. A Successful Theory of Liquids. The Journal of Chemical Physics, 47(11): 4714-4721 (1967).
[20] Gross J. Sadowski G., Perturbed-Chain SAFT: An Equation of State Based on a Perturbation Theory for Chain Molecules. Industrial & Engineering Chemistry Research, 40(4): 1244-1260 (2001).
[21] Green D. W., "Perry's Chemical Engineers' Handbook", McGraw-Hill, New York, (2008).
[22] Passarello J., Benzaghou S., Tobaly P., Modeling Mutual Solubility of N-Alkanes and CO2 Using SAFT Equation of State. Industrial & Engineering Chemistry Research, 39(7): 2578-2585 (2000).
[23] Reamer H., Sage B., Lacey W., Phase Equilibria in Hydrocarbon Systems. Volumetric and Phase Behavior of the Propane-Carbon Dioxide System. Industrial & Engineering Chemistry, 43(11): 2515-2520 (1951).
[24] Kalra H., Kubota H., Robinson D.B., and  Ng H.J., Equilibrium Phase Properties of the Carbon Dioxide-N-Heptane System. Journal of Chemical and Engineering Data, 23(4): 317-321 (1978).
[25] Reamer H., Sage B., Phase Equilibria in Hydrocarbon Systems. Volumetric and Phase Behavior of the N-Decane-CO2 System. Journal of Chemical and Engineering Data, 8(4): 508-513 (1963).
[26] Garcı́a-Sánchez F., Eliosa-Jiménez G., Silva-Oliver G., Vázquez-Román R., Vapor-Liquid Equilibria of Nitrogen–Hydrocarbon Systems Using the PC-SAFT Equation of State. Fluid Phase Equilibria, 217(2): 241-253 (2004).
[27] Grausø L., Fredenslund A., Mollerup J., Vapour-Liquid Equilibrium Data for the Systems C2H6+N2, C2H4+N2, C3H8+N2, and C3H6+N2. Fluid Phase Equilibria, 1(1): 13-26 (1977).
[28] Akers W., Kehn D., Kilgore C., Volumetric and Phase Behavior of Nitrogen-Hydrogen Systems: Nitrogen-N-Heptane System. Industrial & Engineering Chemistry, 46(12): 2536-2539 (1954).
[29] Azarnoosh A.. McKetta J., Nitrogen-N-Decane System in the Two-Phase Region. Journal of Chemical and Engineering Data, 8(4): 494-496 (1963).
[30] Qian J.-W., Jaubert J.-N., Privat R., Prediction of the Phase Behavior of Alkene-Containing Binary Systems with the PPR78 Model. Fluid Phase Equilibria, 354: 212-235 (2013).
[31] Blanco S.A.T., Avila S.,  Velasco I., Rauzy E., Otı́n S., Dew Points of Ternary Methane+Ethane+Butane and Quaternary Methane+Ethane+Butane+Water Mixtures: Measurement and Correlation. Fluid Phase Equilibria, 171(1-2): 233-242 (2000).
[32] Mørch Ø., Nasrifar Kh., Bolland O., Solbraa E., Fredheim A.O., Gjertsen L.H., Measurement and Modeling of Hydrocarbon Dew Points for Five Synthetic Natural Gas Mixtures. Fluid Phase Equilibria, 239(2): 138-145 (2006).
[33] Avila S., Blanco S.T.,  Velasco I.,  Rauzy E., and  Otín S., Thermodynamic Properties of Synthetic Natural Gases. 2. Dew Point Curves of Synthetic Natural Gases and Their Mixtures with Water and Methanol. Measurement and Correlation. Energy & Fuels, 16(4): 928-934 (2002).
[34] Avila S., Blanco S.T.,  Velasco I.,  Rauzy E., and  Otín S., Thermodynamic Properties of Synthetic Natural Gases. 1. Dew-Point Curves of Synthetic Natural Gases and Their Mixtures with Water and Methanol. Measurement and Correlation. Industrial & Engineering Chemistry Research, 41(15): 3714-3721 (2002).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار