بررسی آزمایشگاهی اثر نانوذره های آهن اکسید و روی اکسید بر تشکیل هیدرات کربن دی اکسید

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی فرایند، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

در سال های اخیر تشکیل هیدرات های گازی به دلیل کاربردهای آن­ ها موردتوجه قرار گرفته است. ذخیره و انتفال گاز طبیعی و  همچنین جداسازی گازهای اسیدی مانند کربن دی اکسید از گاز طبیعی و خروجی موتور های احتراق به کمک پدیده هیدرات مورد مطالعه گسترده پژوهشگران قرار گرفته است. اثر افزودنی ها در تشکیل هیدرات­ های گازی نقش چند گانه ای دارند. برخی از این افزودنی باعث تسریع در تشکیل هیدرات می شود که به آن­ ها ارتقا دهنده گفته می شود. از جمله این افزودنی ها نانو ذره­ های اکسیدهای فلزی است. در این پژوهش اثر نانوذره­ های آهن اکسید و روی اکسید بر روی سینتیک تشکیل هیدات مورد بررسی قرار گرفته است. در پژوهش های پیشین اثر نانوذره­ های آهن اکسید بر سینتیک تشکیل هیدرات مورد بررسی قرار نگرفنه است، از سویی بارگذاری جدیدی از نانوذره ­های روی اکسید برای بررسی ظرفیت ذحیره سازی و سرعت تشکیل هیدرات در این پژوهش مورد مطالعه قرار گرفت. در این پژوهش بررسی آزمایشگاهی اثر این نانوذره­ها در تشکیل هیدرات گازی و بررسی پارامترهای سینتیکی تشکیل هیدرات کربن­ دی ­اکسید انجام شد، نتیجه­ های آزمایشگاهی نشان داد ظرفیت ذخیره ­سازی در حضور نانوسیال ­تا 10% افزایش یافته است. در حضور نانوسیال روی اکسید با فشار تزریفی آغازین 37 بار زمان لازم برای تشکیل کامل هیدرات CO2 در حدود 10 برابر و در فشار اولیه 28 بار در حدود 22 درصد نسبت به آب خالص بهبود یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Sloan E.D., Koh C. A., Clathrate Hydrates of Natural Gases, (2008).
[2] Pedersen K. S., Christensen P. L., "Phase Behavior of Petroleum Reservoir Fluids", CRC Press, (2007).
[3] ارژنگ ص., منطقیان م., میردامادی م., صفوی س. م. م. ، محمدی ا., "اثر نانوسیالات حاوی نانوذرات نقره در تسهیل تشکیل هیدرات های متان"،  اولین همایش ملی هیدرات گازی ایران, تهران 1390.
[4] Lang X., Fan S., Wang Y., Intensification of Methane and Hydrogen Storage in Clathrate Hydrate and Future Prospect, Journal of Natural Gas Chemistry, 19: 203-209 (2010).
[5] Warzinskia R.P., Riestenberg D.E., Gabitto J., Haljasmaa L.V., Lynn R.J., Tsouris C., Formation and Behavior of Composite CO2 Hydrate Particles in a High-Pressure Water Tunnel Facility, Chemical Engineering Science, 63: 3235-3248 (2008).
[6] Morris W. T., Gale J., Thambimuthu K., Gas Hydrates for Deep Ocean Storage of CO2 - Novel Technology for Utilising Hydrates for Transport Of CO2, Greenhouse Gas Control Technologies, 11: 1487-1492 (2005).
[7] خدرلو خ.. خانی و. ت, "کاربردهای فناوری نانو در افزایش سرعت تشکیل هیدرات و حجم ذخیره سازی گاز طبیعی"، اولین همایش ملی هیدرات گازی ایران, تهران, (1390).
[8] Renault-Crispo J.S., Coulombe S., Servio P., Kinetics of Carbon Dioxide Gas Hydrates with Tetrabutylammonium Bromide and Functionalized Multi-Walled Carbon Nanotubes, Energy, 128: 414-420 (2017).
[9] Said S., Govindaraj V., Herri J.M., Ouabbas Y., Khodja M., Belloum M., Sangwai J.S., Nagarajan R., A Study on the Influence of Nanofluids on Gas Hydrate Formation Kinetics and their Potential: Application to the CO2 Capture Process, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 32: 95-108 (2016).
[10] F. Farhang, A. V. Nguyen, and K. B. Sewell, Fundamental Investigation of the Effects of Hydrophobic Fumed Silica on the Formation of Carbon Dioxide Gas Hydrates, Energy and Fuels, 28: 7025-7037 (2014).
[11] نیا و. ا., میرباقری م. س، بهرامیان ع.، "بررسی کاربرد نانوذرات در ذخیره سازی گاز در ساختارهای هیدرات گازی تهران"،  اولین همایش ملی هیدرات گازی ایران (1390)
[12] Mandal A., Laik S., Effect of the Promoter on Gas Hydrate Formation and Dissociation, Fuel, 83: 2115-2121, (2004).
[13] Okui T., Bando K., Kawasaki T., "Control of Gas Hydrates Properties for Natural Gas Transportation," Presented at the Chm, (2004).
[14] Li J., Liang D., Guo K., Wang R., Fan S., Formation and Dissociation of HFC134a Gas Hydrate in Nano-Copper Suspension, Energy Conversion and Management, 47: 201-210 (2006).
[15] Lee J.D., Kim H.C., Kim Y.S., Kim Y.D., Lee M.S., Synthesis of Nanosized TiO2-Ag-SiO2 Sols by Modified Sol-Gel Method and Their Application for Methane Hydrate Formation, Solid State Phenomena, 124: 1059-1062 (2007).
[16] Park S.S., Kim N.J., Multi-Walled Carbon Nano Tubes Effects for Methane Hydrate Formation, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 16(4): 551-555 (2010).
[17] Park S.S., An E.J., Lee S.B., Chun W.G., Kim N..J., Characteristics of Methane Hydrate Formation in Carbon Nanofluids, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 18: 443-448 (2012).
[18] Kim N.J., Park S.S., Kim H.T., Chun W., A Comparative Study on the Enhanced Formation of Methane Hydrate Using CM-95 and CM-100 MWCNTs, International Communications in Heat and Mass Transfer, 38: 31-36 (2011).
[19] Arjang S, Manteghian M., Mohammadi A., Effect of Synthesized Silver Nanoparticles in Promoting Methane Hydrate Formation at 4.7 MPa and 5.7 MPa, Chemical Engineering Research and Design, 91: 1050-1054 (2013).
[20] Mohammadi M., Haghtalab A., Fakhroueian Z., Experimental Study and Thermodynamic Modeling of CO2 Gas Hydrate Formation in Presence of Zinc Oxide Nanoparticles, J. Chem. Thermodynamics, 96: 24–33 (2016).
[21] Mohammadi M., Haghtalab A., Fakhroueian Z., Experimental Study and Thermodynamic Modeling of CO2 Gas Hydrate Formation in Presence of Zinc Oxide Nanoparticles, Journal of Chemical Thermodynamics, 96: 24-33 (2016).
[22] Aliabadi M., Rasoolzadeh A., Esmaeilzadeh F., Alamdari A., Experimental Study of Using Cuo Nanoparticles as a Methane Hydrate Promoter, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 27: 1518-1522 (2015).
[23] Mohammadi A., Manteghian M., Haghtalab A., Mohammadi A.H., Rahmati-Abkenar M.,  Kinetic Study of Carbon Dioxide Hydrate Formation in Presence of Silver Nanoparticles and SDS, Chemical Engineering Journal, 237: 387-395 (2014).
[24] Parrish W.R., M. Prausnitz J., Dissociation Pressures of Gas Hydrates Formed by Gas Mixtures, Ind. Eng. Chem. Process Des. Develop, 11: 26-35 (1972).
[25] Klauda J.B., Sandler S.I., A Fugacity Model for Gas Hydrate Phase Equilibria, Industrial & Engineering Chemistry Research, 39: 3377-3386 (2000).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار