امروزه با توجه به مزایای هیدرات در انتقال وذخیره سازی گاز طبیعی، این موضوع مورد توجه محققین قرار گرفته است. همچنین با توجه به شرایط تشکیل هیدرات که در دمای پایین وفشار بالایی می باشد سعی شده است این شرایط به شرایط محیطی نزدیک شود و برای این کار از افزودنی هایی استفاده شده است که این نقاط ترمودینامیکی را تغییر می دهد. برای پیش بینی این نقاط، مدل های ترمودینامیکی نیز وجود دارد که غالبا دارای ثوابت ومعادلات زیادی می باشند .در این تحقیق، از مدل ترمودینامیکی ساده ودقیق برای پیش بینی نمودار های فازی دما- فشار هیدرات گاز پروپان و همچنین گاز پروپان در حضور افزودنی های غیر محلول سیکلوهگزان (CH)، متیل سیکلوهگزان (MCH)،تتراهیدروپیران (THP) و سیکلوبوتانن (CB) استفاده شد. این مدل بر مبنای برابری فوگاسیته در فاز های مایع وهیدرات می باشد. از تئوری واندروالس-پلاتیو برای بیان فوگاسیته فاز هیدرات استفاده شد. برای فوگاسیته فاز گاز وهمچنین ترکیبات آلی غیر محلول در آب معادله حالت PRاز میان معادله حالات مورد بررسی مناسب تر شناخته شد .دربخش عملی با استفاده از این دستگاه، نقاط تجزیه هیدرات گاز پروپان در حضور بهبود دهنده های غیر محلول در آب به دست آمد. نتایج حاصل از مدل با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و دقت مدل مورد ارزیابی قرار گرفت. توافق خوبی بین داده های آزمایشگاهی و مدل سازی به دست آمد. درصد خطای مطلق در سیستم های پروپان خالص، آب + پروپان+ تتراهیدروپیران، آب + پروپان+ سیکلوبوتانن، آب + پروپان+ متیل سیکلوهگزان به ترتیب 3.19% ، 4.10%، 4.16% و 2.33% به دست آمد.

در این تحقیق، شرایط تعادلی و نوع ساختار هیدرات گازی متان در حضور ماده بهبود دهنده ترمودینامیکی اکسید پروپیلن مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعه انجام شده بر پایه روشی از ترمودینامیک آماری موسوم به واندروالس و پلاتیو می باشد. با اعمال اصلاحات لازم بر مدل فوق برای تعیین ضرایب فعالیت و فوگاسیته اجزای موجود در تعادل، مدلی با دقت بالا و با قابلیت تخمین شرایط تعادلی تشکیل هیدرات در حضور مواد بهبوددهنده توسعه داده شد. پیش بینی شرایط تعادلی تشکیل هیدرات متان در حضور اکسید پروپیلن برای ساختارهای SII و SH، نتایج متفاوتی در شرایط دما و فشار تعادلی تشکیل هیدرات ایجاد نموده است، به گونه ای که مدل بر مبنای ساختار SH انطباق بالایی با داده های آزمایشگاهی دارد.

در این پژوهش، یک روش بسیار سریع و دقیق برای تعیین نقاط تعادلی در سامانه های گاز-آب-هیدرات ارائه شده است. در این روش فقط داده های دما و فشار در مرحله سردکردن برای تعیین نقاط تعادلی تشکیل هیدرات مورد نیاز است. با به کارگیری مفاهیم آماری تحلیل سری های زمانی و همچنین، روش جمع تجمعی در تشخیص نقطه تغییر، زمان موردنیاز برای تعیین نقاط تعادلی تشکیل/ تجزیه هیدرات به شدت کاهش می یابد و نتیجه های دقیق تری به دست می آید. با این روش، چهار آزمایش برای تعیین شرایط تعادلی دما و فشار برای گاز اتان انجام شد. درصد میانگین انحراف مطلق با داده های تجربی دیتون-فراست، معادله تصحیح کامات و نرم افزارهای AQUAlibrium و CSMHYD برای داده های تکراری به ترتیب 67/5، 49/2، 54/9 و 89/1 به دست آمد. همچنین، یکی از آزمایش های پژوهشگران دانشگاه کرتین استرالیا در باره اثر ppm 1000 از ماده سطح فعال pTSA در هیدرات متان با این روش بررسی شد. درصد انحراف مطلق نسبت به داده تجربی و تخمین مدل سازی ترمودینامیکی آماری ایشان به ترتیب 23/0 و 89/1 به دست آمد.

در این پژوهش، از مدل ترمودینامیکی ساده و دقیق برای پیش بینی نمودارهای فازی دما فشار هیدرات گاز اتان بدون افزودنی و همچنین گاز اتان در حضور افزودنی محلول در آب تتراهیدروفوران (THF) با سه غلظت 5، 8 و 10 درصد مولی استفاده شد. این مدل بر مبنای برابری فوگاسیته در فازهای مایع وهیدرات می باشد. از نظریه واندروالس پلاتیو برای بیان فوگاسیته ی فاز هیدرات، مدل توزیع گروهی UNIFAC برای محاسبه فوگاسیته ی آب در فاز مایع و برای فوگاسیته ی فاز گاز از معادله حالت های PRو SRK استفاده شد. در بخش عملی با استفاده از دستگاه آزمایشگاهی، شرایط تعادلی دما و فشار برای تشکیل هیدرات گاز اتان در حضور و بدون حضور بهبود دهنده ی محلول در آب THF به دست آمد. نتیجه های به دست آمده از مدل با نتیجه های آزمایشگاهی مقایسه و دقت مدل مورد ارزیابی قرار گرفت. توافق خوبی بین داده های آزمایشگاهی و مدل سازی به دست آمد. میانگین درصد خطای مطلق در سامانه های اتان خالص با دو معادله حالت SRKو PR، به ترتیب 92/0 % و 45/1 % و آب + اتان+ تتراهیدروفوران با دو معادله حالت SRKو PR، به ترتیب299/7 % و 42/7 % می باشند.

در این مقاله عملکرد چندین مدل مختلف ارایه شده توسط محققین در زمینه پیش بینی شرایط تعادلی تشکیل هیدرات گازی مورد مقایسه قرار گرفته است. مدل های مذکور عبارتند از: مدل به کار رفته در نرم افزار CSMHYD (تهیه شده توسط تیم تحت سرپرستی دکتر اسلون)، مدل به کار رفته در نرم افزار HYSYS، مدل چن - جو و نیز مدل ارایه شده توسط آندرسون و همکاران. بر خلاف مدل چن - جو، مابقی مدل های مورد مقایسه بر پایه مدل واندروالس - پلاتو توسعه یافته اند. به منظور بررسی صحت عملکرد و میزان دقت مدل های فوق، از داده های تجربی موجود در مقالات استفاده شده است. در بیان میزان خطا نیز از درصد انحراف میانگین مطلق فشار استفاده گردیده است. مقایسه نتایج حاصله با داده های تجربی نشان می دهد که کمترین و بیشترین میزان خطا به ترتیب حاصل از مدل اندرسون و مدل استفاده شده در نرم افزار HYSYS می باشند. سپس در مرحله بعد مدل آندرسون به منظور پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات در حضور pTSA تصحیح گردیده و با داده های تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است. همخوانی قابل قبولی مابین داده های تجربی و نتایج حاصله از مدل مذکور مشاهده گردید.

یکی از مشکلات استفاده از هیدرات های گازی، شرایط سخت تشکیل آنها یعنی لزوم وجود دماهای پایین و فشارهای بالا است. ایجاد این شرایط برای تشکیل هیدرات مستلزم هزینه های زیادی بوده و همین طور باعث سخت شدن شرایط عملیاتی می شود. بنابراین یافتن راهی برای تسهیل شرایط تشکیل هیدرات بسیار مهم است. استفاده از نمک های آمونیوم در آب، شرایط تشکیل هیدرات را به میزان زیادی تسهیل می کند. یکی از این نمک ها، تترا ان - بوتیل آمونیوم فلوراید (TBAF) است. در این تحقیق، داده های ترمودینامیکی تشکیل هیدرات در سیستم «آب و TBAF و متان» اندازه گیری شده است. داده های ترمودینامیکی برای این سیستم ها، در سه غلظت وزنی 2، 5 و 15% TBAF اندازه گیری و گزارش شده است. داده های اندازه گیری شده با داده های مقالات در غلظت 31% وزنی و همچنین با داده های تعادلی هیدرات های ساده گازی (هیدرات در سیستم آب و گاز) مقایسه شدند. استفاده از TBAF دمای تشکیل هیدرات را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. همچنین با افزایش غلظت TBAF دمای تعادلی تشکیل هیدرات شبه کلاتریت افزایش پیدا می کند.

در این پژوهش، داده های تعادلی جدید هیدرات برای گاز دی اکسیدکربن در حضور دو بازدارنده گلایکولی و برای گاز متان در حضور دو بازدارنده ترکیبی (گلایکولی+الکترولیتی) در غلظت های مختلف با استفاده از روش حجم ثابت اندازه گیری شده است. داده های تعادلی به دست آمده در این تحقیق برای گاز دی اکسیدکربن در مجاورت دو بازدارنده مونواتیلن گلیکول و دی اتیلن گلیکول و برای گاز متان در حضور بازدارنده ترکیبی کلریدسدیم+دی اتیلن گلیکول و کلریدسدیم+تری اتیلن گلیکول برای حالت هایی که داده های بسیار محدودی در مراجع وجود دارد، گزارش شده است. جهت تخمین شرایط تشکیل هیدرات برای داده های اندازه گیری شده از رابطه و مدل ترمودینامیکی دانشگاه هریوت وات (HWHYD) استفاده گردید. نتایج نشان می دهد که بین داده های اندازه گیری شده و تخمین زده شده توسط رابطه و مدل ترمودینامیکی دانشگاه هریوت وات (HWHYD) تطابق خوبی برقرار است.