دفاعیه دکترا در دانشکده مهندسی شیمی

مهندس حامدتوسلی ، دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی ،27 تیر ماه 1395 ، از رساله خود با عنوان « اندازه گیری و مدلسازی ترمودینامیکی جداسازی مخلوط‌های با نقطه جوش نزدیک با استفاده از فرآیند تشکیل هیدرات (محلول بنزن/سیکلوهگزان)» با راهنمایی دکتر فرزانه فیضی دفاع نمودند.

چکیده

جداسازی ترکیبات تشکیلدهنده مخلوطهای با نقطه جوش نزدیک از جمله فرآیندهای پیچیده، پرهزینه و چالشبرانگیز در صنعت شناخته میشوند. جداسازی مخلوط بنزن و سیکلوهگزان به عنوان مخلوطی با نقطه جوش نزدیک، بطور گسترده مورد توجه است. استفاده از توانایی هیدراتهای گازی در جداسازی مخلوطها میتواند راهحل مناسبی در کاهش مشکلات جداسازی چنین مخلوطهایی باشد.

بنزن و سیکلوهگزان هر دو ترکیب در شرایط مناسب و در حضور  مقادیر کافی آب و مولکول های گاز کمکی، ساختار II را شکل میدهند. اختلاف فشار تعادلی تشکیل هیدرات این دو ترکیب عامل مناسبی جهت جداسازی این مخلوط با استفاده از فرآیند تشکیل هیدرات بشمار میآید.

در این تحقیق، امکان جداسازی مخلوط بنزن و سیکلوهگزان با استفاده از فرآیند تشکیل هیدرات با اندازهگیریهای آزمایشگاهی و مدلسازی بررسی شده است. شرایط تشکیل و میزان جداسازی با توجه به تغییرات ترکیبدرصد خوراک و فشار حاکم بر سیستم اندازهگیری و محاسبه شده و پارامترهای تاثیرگذار بر افزایش میزان جداسازی معرفی شدهاند. به این منظور دادههای تجربی تشکیل هیدرات مخلوطهای (متان + سیکلوهگزان + آب)، (متان + بنزن + آب)، (دیاکسید کربن + سیکلوهگزان + آب)، (دیاکسیدکربن + بنزن + آب) و (متان + مخلوط بنزن و سیکلوهگزان + آب) در شرایط متفاوتی اندازهگیری شدهاند. دادههای تجربی تشکیل هیدرات مخلوطهای (دیاکسیدکربن + بنزن + آب) و (متان + مخلوط بنزن و سیکلوهگزان + آب) برای اولین بار در این تحقیق معرفی شدهاند.

در کنار دادههای تجربی اندازهگیریشده، محاسبات شرایط تشکیل و ترکیبدرصد فازهای در حال تعادل با استفاده از الگوریتمهای پیشنهاد شده در این تحقیق صورت پذیرفته است. الگوریتمهای حل تعادلهای سه فازی (هیدرات- مایع آبی- بخار) و چهار فازی (هیدارت- مایع آبی – مایع هیدروکربنی – بخار) امکان محاسبه ترکیب درصد ترکیبات در فازهای در حال تعادل و فشار تعادلی تشکیل هیدرات را میدهند.  اساس محاسبات تعادل فاز تساوی فوگاسیتی ترکیبات در فازهای در حال تعادل درنظر گرفته شده است. به همین منظور از دو معادله حالت Valderrama-Patel-Teja به همراه قوانین اختلاط مستقل از دانسیته و  تئوری آماری سیالات تجمعی در فازهای مایع آبی، مایع هیدروکربنی و بخار استفاده شده است و محاسبات در فاز هیدرات به کمک مدل بهبودیافته Van der Waals -Platteeuw صورت پذیرفته است.

واژه‌های کلیدی:هیدرات، مخلوط با نقطه جوش نزدیک، جداسازی، الگوریتم، تعادل فاز