اندازه‌گیری و محاسبۀ حلالیت متان در مخلوط آب و دی اتیلن گلایکول

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعت نفت، گروه مهندسی گاز

چکیده

این مطالعه به بررسی اندازهگیری حلالیت متان در دیاتیلن گلایکول خالص، آب خالص و محلول آبی دی اتیلن گلایکول می‌‌پردازد؛ در این تحقیق، اثرات فشار، دما و غلظت مخلوط برحلالیت و ثابت هنری بررسی شده ‌است. از نرمافزار طراحی آزمایش برای کاهش و بهینه‌سازی تعداد آزمایش‌ها و بررسی تأثیر مؤلفه‌‌های مختلف بر روی داده‌‌‌های حلالیت استفاده شده است. برای پیش‌بینی ثابت‌های هنری آب و دی اتیلن گلایکول خالص، از الگوی کریچفسکی استفاده شده است. مؤلفه‌‌های الگو در دما‌ها و فشار‌های مختلف استخراج شده‌اند؛ برای الگو­سازی و پیش­بینی مقدار حلالیت در مخلوط با استفاده از نتایج انحلال در حلال­‌های خالص، الگو­‌های اکنل و مارگیولس به کار گرفته شده است. مقایسۀ نتایج الگو­سازی و نتایج آزمایشگاهی نشان می­دهد که الگوی پیشنهادی، توانایی خوبی در پیش­بینی حلالیت متان در مخلوط آب و دی اتیلن گلایکول دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Measurement and Calculation of Methane Solubility in Water and Diethylene Glycol Solution

نویسندگان [English]

  • E. Jafari
  • V. Mohebbi
Petroleum University of Technology
چکیده [English]

In this study, the solubility of methane in pure diethylene glycol, pure water and in the aqueous solution of diethylene glycol has been investigated. The effects of pressure, temperature and mixture concentration on the solubility of methane in the aqueous phase were studied. Design Expert software has been used to reduce and optimize the number of experiments and investigate the effect of different parameters on the solubility data. Kricheveky’s model was used to predict the Henry’s constant of pure water and DEG. The model parameters have been extracted at different temperatures and pressures. In order to estimate the solubility of methane in the mixture from the pure data, O’Connell’s model has been applied. The model parameter has been evaluated using Margules equation. Results showed that the proposed model has good capability to predict the solubility in the mixture.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Solubility
  • Diethylene Glycol
  • Methane
  • Henry’s Law
  • Water
Olsen, R., Kvamme, B., Kuznetsova, T., "Free energy of solvation and Henry's law solubility constants for mono-, di-and tri-ethylene glycol in water and methane", Fluid Phase Equilibria, Vol. 418,
pp. 152-159, (2016).
[2]        Jou, F. -Y., Schmidt, K. A., Mather, A. E., "Solubility of ethane in diethylene glycol", Journal of Chemical Engineering Data, Vol. 50, No. 6, pp. 1983-1985, (2005).
[3]        Jou, F. , Otto, F., Mather, A., "Solubility of methane in glycols at elevated pressures", Canadian journal of chemical engineering, Vol. 72, pp. 130-130, (1994).
[4]        Fonseca, J. M., Von Solms, N., "Development and testing of a new apparatus for the measurement of high-pressure low-temperature phase equilibria". Fluid phase equilibria, Vol. 329, pp. 55-62, (2012).
[5]        Frost, M., Von Solms, N., Richon, D., Kontogeorgis, G. M., "Measurement of vapor–liquid–liquid phase equilibrium-Equipment and results", Fluid Phase Equilibria, Vol. 405, pp. 88-95, (2015).
 
[6]        Kruger, F. J., Danielsen, M. V., Kontogeorgis, G. M., Solbraa, E., Von Solms, N., "Ternary vapor–liquid equilibrium measurements and modeling of ethylene glycol (1)+ water (2)+ methane (3) systems at 6 and 12. 5 MPa", Journal of Chemical Engineering Data, Vol. 63, No. 5, pp. 1789-1796, (2018).
[7]        Chouireb, N. et al., "Measurement and Modeling of Isobaric Vapor–Liquid Equilibrium of Water+ Glycols", Journal of Chemical Engineering Data,
Vol. 63, No. 7, pp. 2394-2401, (2018).
[8]        Prausnitz, J. M., Lichtenthaler, R. N., De Azevedo, E. G., "Molecular thermodynamics of fluid-phase equilibria", Pearson Education, (1998).
[9]        Krichevsky, I. Kasarnovsky, J., "Thermodynamical calculations of solubilities of nitrogen and hydrogen in water at high pressures", Journal of the American Chemical Society, Vol. 57, No. 11, pp. 2168-2171, (1935).
[10]      Mohebbi, V., Naderifar, A., Behbahani, R., Moshfeghian, M., "Determination of Henry’s law constant of light hydrocarbon gases at low temperatures", The Journal of Chemical Thermodynamics, Vol. 51, pp. 8-11, (2012).
[11]      Palanikumar, K. , Davim, J. P., "Electrical discharge machining: study on machining characteristics
of WC/Co composites", in Machining and 
machine-tools: Elsevier, pp. 135-168, (2013).
[12]      Das, A. K. , Dewanjee, S., "Optimization of extraction using mathematical models and computation", in Computational phytochemistry: Elsevier, pp. 75-106, (2018).
[13]      Rao, J., Kumar, B., "3D Blade root shape optimization [C]", in 10th International Conference on Vibrations in Rotating Machinery, pp. 173-188, (2012).
[14] Wang, Y., Han, B., Yan, H., Liu, R. J., "Solubility of CH4 in the mixed solvent t-butyl alcohol and water". Thermochimica acta, Vol. 253, pp. 327-334, (1995).