مدل‌سازی ترمودینامیکی تعادل فازی هیدرات گازهای تبریدی با استفاده از معادله‌حالت PRSV2

نوع مقاله: کوتاه پژوهشی

نویسندگان

کرمانشاه، دانشگاه رازی کرمانشاه، دانشکده فنی ـ مهندسی، مرکز تحقیقات کاتالیست

چکیده

در این مقاله توانایی معادله حالت مکعبی PRSV2 برای پیش‌بینی فشار تشکیل هیدرات مبردهای کلرودی‌فلورومتان (R22)، تری‌فلورومتان (R23)، دی‌فلورومتان (R32)، پنتافلورواتان(R125)، 2،1،1،1-تترافلورواتان (R134a)، 1،1-دی‌فلورواتان (R152a) و کربن‌دی‌اکسید(R744) در دما و فشارهای گوناگون در آب خالص مورد بررسی قرار گرفته است. برای محاسبه فوگاسیته اجزا در فازهای مایع و بخار، از روش j-j با استفاده از معادله حالت PRSV2 به‌همراه قانون اختلاط دو پارامتری مارگولس استفاده شده است. مدل ارایه شده برای فاز هیدرات براساس تساوی فوگاسیته آب در فازهای مایع و هیدرات می‌باشد. پارامترهای ثابت لانگمویر با استفاده از داده‌های تجربی تعادل سه‌فازی بخار ـ مایع ـ هیدرات به‌دست آمده‌اند. برای بهینه‌سازی پارامترهای موجود در مدل از الگوریتم نلدر ـ مید استفاده شده است. توافق قابل قبولی بین فشارهای پیش‌بینی شده توسط این مدل و داده‌های تجربی دیده شد. درصد میانگین خطای مطلق برای این مدل بین 24/0 درصد برای تری‌فلورومتان تا 34/1 درصد برای پنتافلورواتان می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] کرم‌الدین، مریم؛ ورامینیان، فرشاد؛، فرایند شیرین­سازی آب با استفاده از هیدرات گازی، نشریه مهندسی شیمی ایران، سال دوازدهم، 71: 90 تا 98 (1392).

[2] Sloan, E.D., Koh, C.A., "Clathrate Hydrates of Natural Gases", Third Edition, CRC Press, Taylor & Francis Group, (2008).

[3] Karamoddin, Maryam., Varaminian, Farshad., Solubility of R22, R23, R32, R134a, R152a, R125 and R744 Refrigerants in Water by Using Equations of State, International Journal of Refrigeration, 36: 1681-1688 (2013).

[4] Fatemeh Nikbakht, Amir A. Izadpanah, Farshad Varaminian, Amir H. Mohammadi, Thermodynamic Modeling of Hydrate Dissociation Conditions for Refrigerants R-134a, R-141b and R-152a, International Journal of Refrigeration, 35, 1914- 920 (2012).

[5] ایزدپناه، امیر عباس؛ نیکبخت، فاطمه؛ ورامینیان، فرشاد؛، مدل‌سازی تشکیل هیدرات در برخی مبردها با استفاده از معادله حالت CPA جهت تعیین پارامترهای کیهارا، پژوهش نفت، سال بیست و سوم 57 :68 تا 77 (1392).

[6] Fialho P.S., Nieto de Castro C.A., Prediction of Halocarbon Liquid Densities by a Modified Hard SphereeDe Santis Equation of State, Fluid Phase Equilibria, 118: 103-114 (1996).

[7] Miguel A.F., Ferreira G.M., Fonseca M.A., Solubilities of Some New Refrigerants in Water, Fluid Phase Equilibria, 173: 97-107 (2000).

[8] Tatsuhiko Ohta, Prediction of  Ternary Phase Equilibria by the PRSV2 Equation of State with the NRTL Mixing Rule, Fluid Phase Equilibria, 41: 1-15 (1989).

[9] Yaho Du., Tian-Min Guo., Prediction of Hydrate Formation for Systems Containing Methanol, Chemical Engineering Science, 45: 893-900 (1990).

[10] Stryjek R., Vera J.H., PRSV2: A Cubic Equation of State for Accurate Vapor-Liquid Equilibria Calculations, Can. J. Chem. Eng., 64: 820-826 (1986c ).

[11] Da-Qing Zheng, Tian-Min Guo, Helmut Knapp., Experimental and Modeling Studies on the Solubility of CO2, CHClF2, CHF3, C2H2F4 and C2H4F2 in Water and Aqueous NaCl Solutions Under Low Pressures, Fluid Phase Equilibria, 129: 197-209 (1997).

[12] Klauda J.B., Sandler S.I., A Fugacity Model for Gas Hydrate Phase Equilibria, Industrial & Engineering Chemistry Research, 39: 3377-3386(2000).

[13] Mohammadi A.H., Richon D., Thermodynamic Model for Predicting Liquid Water-Hydrate Equilibrium of the Water-Hydrocarbon System, Ind. Eng. Chem. Res., 47: 1346-1350 (2008).

[14] Jafar Javanmardi, Shahabedin Ayatollahi, Razieh Motealleh, Mahmood Moshfeghian, Experimental Measurement and Modeling of R22 (CHClF2) Hydrates in Mixtures of Acetone + Water, J. Chem. Eng. Data, 49: 886-889 (2004).

[15] Hironobu Kubota, Kunihiko Shimizu, Yoshiyuki Tanaka, Tadashi MakIta, Thermodynamic Properties of R13 (CIF3), R23 (HF3), R152a (C2H4F2), and Propane Hydrates for Desalination of Sea Water, J. Chem. Eng. Jpn., 17: 423-429 (1984). 

[16] Shunsuke Hashimoto, Hiroshi Miyauchi, Yoshiro Inoue, Kazunari Ohgaki, Thermodynamic and Raman Spectroscopic Studies on Difluoromethane (HFC32) + Water Binary System, J. Chem. Eng. Data, 55: 2764-2768(2010).

[17] Shunsuke Hashimoto, Takashi Makino, Yoshiro Inoue, Kazunari Ohgaki, Three-Phase Equilibrium Relations and Hydrate Dissociation Enthalpies for Hydrofluorocarbon Hydrate Systems: HFC-134a, -125, and -143a Hydrates, J. Chem. Eng. Data, 55: 4951-4955 (2010).

[18] Sugahara T., Endo A., Miyauchi H., An Choi S., Matsumoto Y., Yasuda K., Hashimoto S., Ohgaki K., High-Pressure Phase Equilibrium and Raman Spectroscopic Studies on the 1,1-Difluoroethane (HFC-152a) Hydrate System, J.Chem.Eng.Data, 56: 4592-4596 (2011).

[19] Hashemi H., Babaee S., Mohammadi A.H., Naidoo P., Ramjugernath D., Experimental Measurements and Thermodynamic Modeling of Refrigerant Hydrates Dissociation Conditions Conditions., J. Chem. Thermodynamics, 80: 30–40 (2015).