مدل سازی جامع سینتیکی تشکیل هیدرات های گاز طبیعی

گاز طبیعی بعنوان یکی از مهم ترین حامل های انرژی محسوب می گردد زیرا حدود یک چهارم مصرف انرژی جهانی را تامین می نماید. در این میان، هیدرات گاز طبیعی به عنوان یک منبع فراوان هیدروکربنی و هم چنین یکی از روش های انتقال گاز شناخته شده است. تشکیل هیدرات گازی غالبا به عنوان یک پدیده نامطلوب در صنعت تلقی شده است لذا برای رهایی از این مشکل سعی شده است با استفاده از بازدارنده های ترمودینامیکی، شرایط دمایی و فشاری سیستم به نحوی رقم بخورد که تشکیل هیدرات از اساس ناممکن شود بنابراین عمده مطالعات در این حوزه به مدل سازی ترمودینامیکی پرداخته است. اکنون با مشخص شدن کارایی های مثبت هیدراته ای گازی، لزوم شناخت بیشتر مکانیسم تشکیل هیدرات، مخصوصا مراحل هسته زایی و رشد و مدل سازی سینتیکی آن به وضوح قابل مشاهده است. در این پژوهش، ابتدا با بررسی مکانیسم های موجود، ساز و کاری جدید که شامل ادغام مراحل هسته زایی و رشد می شود، جهت شناخت بیشتر فرآیند تشکیل هیدرات گازی ارائه و سپس بر اساس مکانیسم ارائه شده، یک مدل ریاضی برای شبیه سازی میزان مصرف گاز در این فرآیند تبیین شده است. در مدل ریاضی مذکور تمام مراحل تشکیل هیدرات اعم از انحلال و هسته زایی و رشد توصیف شده اند. هم چنین برای تخمین سطح کلی ذرات هیدرات، معادله موازنه جمعیت، بصورت مستقیم و با استفاده از روش ترکیبی lax-wendroff / crank-nicholson حل و نمودارهای اندازه توزیع ذرات آن ترسیم شده است. علاوه بر این تکنیک شبکه عصبی مصنوعی برای تعیین مقدار کسر مولی متان در تعادل جامد-مایع مورد استفاده قرار گرفته است. در انتها مدل ریاضی مذکور با استفاده از داده های آزمایشگاهی موجود در منابع مورد ارزیابی قرار گرفته است که در اغلب موارد، تطابق خوبی بین داده های تجربی و مدل ارائه شده و در برخی موارد نیز نیاز به کار بیشتر بر روی مدل مذکور، مشاهده شده است.