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).

[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 ).

[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).