Ισορροπία φάσεων παρουσία υδριτών

Πρωτοπαπά, Χλόη; Protopapa, Chloi

dc.contributor.author	Πρωτοπαπά, Χλόη	el
dc.contributor.author	Protopapa, Chloi	en
dc.date.accessioned	2018-03-30T09:37:16Z
dc.date.available	2018-03-30T09:37:16Z
dc.date.issued	2018-03-30
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46822
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15186
dc.rights	Default License
dc.subject	Υδρίτες	el
dc.subject	Ισορροπία φάσεων	el
dc.subject	Φυσικό αέριο	el
dc.subject	UMR - PRU	el
dc.subject	Μοντέλο υδριτών Hysys	el
dc.title	Ισορροπία φάσεων παρουσία υδριτών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Θερμοδυναμική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-02-21
heal.abstract	Οι υδρίτες αερίων (gas hydrates) αποτελούν εδώ και αρκετές δεκαετίες ένα από τα σημαντικότερα ζητήματα της βιομηχανίας φυσικού αερίου. Ο σχηματισμός τους δημιουργεί σοβαρά προβλήματα στις μονάδες παραγωγής, διανομής αλλά και αποθήκευσής του και κατά συνέπεια γίνεται χρήση ισχυρά πολικών ενώσεων, όπως είναι η μεθανόλη και η αιθυλενογλυκόλη για την αναστολή του σχηματισμού τους (hydrate inhibitors). Επομένως, η μελέτη της ισορροπίας φάσεων υδριτών είναι εξαιρετικής σημασίας για την κατανόηση της θερμοδυναμικής συμπεριφοράς των υδριτών και για τον σχεδιασμό πολλών διαφορετικών χημικών διεργασιών στις οποίες είναι δυνατόν να παρατηρηθούν. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής μελετάται η πρόβλεψη της ισορροπίας φάσεων υδριτών αερίων (gas hydrates). Η πρόβλεψη πραγματοποιείται με χρήση δύο διαφορετικών μεθοδολογιών. Η πρώτη αναπτύσσεται στην παρούσα εργασία και συγκρίνεται με αυτή που είναι ενσωματωμένη στο υπολογιστικό πακέτο Aspen Hysys®. Και στις δύο αυτές περιπτώσεις το μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό τάσης διαφυγής ήταν η Καταστατική Εξίσωση (ΚΕ) Peng-Robinson (PR). Η μεθοδολογία που είναι ενσωματωμένη στο υπολογιστικό πακέτο Aspen Hysys ® χρησιμοποιείται για λόγους σύγκρισης και με την KE Soave-Redlich-Kwong. Η περιγραφή και πρόβλεψη της ισορροπίας φάσεων υδριτών αερίων εφαρμόζεται σε καθαρούς υδρογονάνθρακες, σε μίγματα αυτών καθώς και παρουσία αναστολέων σχηματισμού υδριτών (hydrate inhibitors). Στην τελευταία περίπτωση μελετώνται ως αναστολείς υδρίτων δύο ευρέως χρησιμοποιούμενες ουσίες, η μεθανόλη και η αιθυλενογλυκόλη. Στην περίπτωση μιγμάτων με αναστολέα, λόγω της απαίτησης για περιγραφή μιας ισχυρά πολικής υγρής φάσης, την οποία αποτελεί το νερό και ο αναστολέας, εξετάζονται πέρα από τους κλασσικούς κανόνες ανάμειξης με την PR και οι κανόνες ανάμιξης του μοντέλου UMR – PRU. Σε αυτό το σημείο, έγινε προσπάθεια για βελτίωση της περιγραφής της ισορροπίας υγρού – ατμού των δυαδικών συστημάτων νερό – αναστολέας, με χρήση βελτιωμένων παραμέτρων των μοντέλων PR και UMR-PRU. Από την πιο πάνω μελέτη προέκυψε πως η απλοποιημένη μεθοδολογία που μελετήθηκε στη παρούσα εργασία είναι ικανή να δώσει αξιόπιστα αποτελέσματα με απλή αναπροσαρμογή των παραμέτρων kihara, που όπως φάνηκε η τιμή τους είναι εξαιρετικής σημασίας. Ωστόσο, το καλύτερο μοντέλο για την πρόβλεψη των υδριτών φαίνεται να είναι το SRK – HYSYS. Τελικά, ο συνδυασμός της μεθοδολογίας με το μοντέλο UMR – PRU βελτιώνει σε σημαντικό βαθμό τα αποτελέσματα στην περίπτωση σύνθετων μιγμάτων φυσικού αερίου παρουσία νερού και ισχυρά πολικών ενώσεων, όπως είναι η μεθανόλη και αιθυλενογλυκόλη.	el
heal.abstract	Gas Hydrates have been a matter of increasing importance in the oil industry during the last decades. Since their formation can cause a serious problem in natural gas production, distribution and storage plants, a certain amount of hydrate inhibitor, such as methanol or ethylene glycol, is injected into the flow in order to prevent hydrate formation. Therefore, the availability of a sufficient thermodynamic framework for the phase equilibrium predictions, constitutes a major factor in understanding the thermodynamic behavior of hydrates, as well as, simulating and designing chemical processes in which hydrates can be formed. The aim of this study is to examine the prediction of gas hydrate phase equilibrium. For this purpose, two different thermodynamics models have been used. The first one corresponds to the hydrate model that is investigated in this work, which is compared with the Hydrate Formation utility included in Aspen Hysys®. In both cases, the Peng – Robinson (PR) Equation of State (EoS) is used for the calculation of fugacities. For comparison, the Soave – Redlich – Kwong (SRK) EoS combined with Hydrate Formation utility included in Hysys is evaluated as well. Τhe evaluation of the above thermodynamic models is carried out using experimental data of pure hydrocarbons and mixtures of them. Mixtures in the presence of inhibitor helps to investigate the influence of inhibitor on the phase equilibrium. The two most frequently used inhibitors, methanol and ethylene glycol, were evaluated. In the case of inhibitor mixtures, due to the requirement to describe a strongly polar phase, the water – inhibitor phase, the van der Waals one – fluid mixing rules coupled with the PR EoS and the mixing rules of the UMR – PRU group contribution of EoS, are examined. At this point, new interaction parameters for PR and UMR – PRU models between water and inhibitor were calculated, aiming at improving the prediction of the liquid – vapor phase equilibrium. 16 The model investigated in this work can be successfully used by fitting the kihara parameters which their values is a matter of great importance. However, since SRK provides more accurate calculations than PR, SRK – HYSYS model should be preferred for representing the dissociation pressure of hydrates. Furthermore, UMR – PRU model gives significantly improved results of natural gas mixtures, containing water and associating compounds such as methanol and ethylene glycol.	en
heal.advisorName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.committeeMemberName	Μαγουλάς, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Θερμοδυναμικής και Φαινομένων Μεταφοράς	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	117 σ.
heal.fullTextAvailability	true