The effect of experimental conditions on natural gas hydrate formation
Deneysel koşulların doğal gaz hidrat oluşumuna etkisi
- Tez No: 636917
- Danışmanlar: PROF. DR. MAHMUT PARLAKTUNA, YRD. DOÇ. İNCİ AYRANCI TANSIK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Petroleum and Natural Gas Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 300
Özet
İnsanlığın faaliyetlerinin artmasıyla birlikte dünyadaki enerjiye olan talebin önümüzdeki on yıllarda hızla artmaya devam edeceği öngörülmektedir. 2016 yılındaki ABD Enerji Departmanının Uluslararası Enerji Raporu'na göre dünyadaki enerji tüketimi 2012 yılında 549 katrilyon BTU iken 2040'a kadar 815 katrilyon BTU'ya kadar artacaktır ve bu 48 % oranında bir artışı ifade etmektedir. Metan hidratlarının içerdiği gaz miktarının standart sıcaklık ve basınç koşullarında 150 ile 180 m3/m3 değerlerine ulaşabildiği düşünülürse, hidratlar gaz depolama ve gaz taşıma imkanı sağlayabilir. Karıştırma prosedürleri, metan hidratı oluştururken gerekli ısı ve kütle transferini sağlamak için en iyi yoldur: Karıştırma uygulandığında, indüksiyon zamanı kısaltılır, oluşum hızı hızlandırılır ve depolama kapasitesi arttırılır. PBTU (karıştırma akışı) ve RT (radyal akış) gibi iki farklı pervane ile metan kullanılarak 24 deney gerçekleştirilmiştir. Baffle kullanma (tam baffle, yarım baffle ve yüzey baffe) şekline göre deneylerin tasarımı farklıdır. Mümkün olduğunca farklı kombinasyonlara göre (PBTU/PBTU, RT/RT, PBTU/RT ve RT/PBTU) 24 deney, 8 tekli deney ve 16 çiftli deney olarak bölünmüştür. Bu çalışmada hesaplamalar oluşum hızı, indüksiyon zamanı, hidrat oluşum prosesi, hidrat üretilebilirliği ve suyun hidrata dönüşümünü içermektedir. Ayrıca, PBTU ve RT pervaneleri ile % 95 metan ve % 5 propan karşımı kullanılarak diğer 24 deney yapılmıştır. Deneylerin tasarımı metan deneyleri ile aynı olmakla beraber basınç, sıcaklık ve tek ve çiftli deneylerin sayısından farklılık göstermektedir. 16 adet tekli deney mevcuttur. 8 deneyde metan hidrat oluşumunun itici gücüne benzer sonuç elde edilmiştir ve diğer 8 deneyde ise bu itici gücün neredeyse iki katına çıktığı görülmüştür. Metan hidrat oluşumuna kıyasla 8 çiftli deney iki kat itici güçle gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada hesaplamalar oluşum hızı, indüksiyon zamanı, hidrat oluşum prosesi, hidrat üretilebilirliği, bölünme oranı, ve ayrışma oranını içermektedir. Son olarak, 5 farklı aminoasit ve aminoasitsiz(sadece su) toplamda 6 deney gerçekleştirilmiştir. Bu deneylerde bu asitlerin karışım içerisinde (% 95 metan-% 5 propan) hidrat oluşumunda önleyici ya da hızlandırıcı etkisi araştırılmıştır. Bu çalışmada hesaplamalar oluşum hızı, indüksiyon zamanı, hidrat oluşum süreci ile birlikte hidrat oluşum görüntülerini içermektedir. RT deneyleri, hem metan hem de metan-propan hidrat oluşumunda tek ve çift pervanelerde PBTU ile karşılaştırıldığında en yüksek hidrat oluşumu oranlarına sahiptir. Ana farkları, tek pervanelerde, RT deneyleri için ilk 30 dakika içinde hidrat oluşumu oranının daha yüksek olması, çift pervaneli deneylerde ise tam tersinin gerçekleşmesidir. RT deneyleri daha hızlı ve daha az zamanda hidratları oluşturmasına rağmen (PBTU'lara kıyasla daha düşük indüksiyon süresi), daha yüksek güç tüketim değerlerine sahiptirler, bu nedenle daha fazla enerji tüketirler. RT deneyleri daha fazla su ve metanı hidratlara dönüştürür, ancak yüksek su miktarı nedeniyle hidrat verimi değerleri çok küçüktür. Metan-propan hidrat oluşumunda, metanın bölünmüş fraksiyonu, T = 8.5C ile yapılan tek deneylerde, T = 2C ile yapılan tek deneylere kıyasla daha yüksek değerlere sahiptir. Son olarak, sistemimizde metan-propan hidratları oluşturmak için kullanılan tüm amino asitler promoterler gibi davranmıştır ve hiçbiri inhibitör olarak davranmamıştır.
Özet (Çeviri)
Global request will increase considerably in the following decades as population of the earth proliferates. US DOE 2016 International Energy Outlook, claims that the universal energy consumption will augment from 549 quadrillion BTU in 2012 to 815 quadrillion BTU in 2040, indicating 48% augmentation. As methane hydrates are able to comprise between 150 and 180 v/v at standard temperature and pressure conditions, they provide both gas storage characteristics and transportation characteristics. Stirring procedure is the best way to ameliorate heat and mass transfer in methane hydration procedure: induction time was shortened, formation rates accelerated and storage capacity was augmented when stirring was applied. 24 experiments were conducted by methane with two different impellers such as pitched blade turbine upward (PBTU) and rushton turbine (RT) with mixed and radial flow respectively. The design of the experiments was different by the use of baffles (full baffle, half baffle, surface baffle) or no. The 24 experiments were divided in 8 single experiments and 16 dual experiments with all possible combinations such as PBTU/PBTU, RT/RT. PBTU/RT and RT/PBTU. Calculations such as rate growth, induction time, process of hydrate formation, hydrate productivity and conversion of water to hydrates are included to our research. Furthermore other 24 experiments were conducted by mixture methane (95%)-propane (5%) with PBTU and RT impellers. The design of experiments was the same like methane with thedifference in pressure , temperature and in the number of single and dual experiments. There were 16 single experiments. 8 experiments with same driving force of methane hydrate formation and 8 experiments with driving force almost double. The 8 dual experiments were conducted with the double driving force compared to methane hydrate formation. Calculations such as rate growth, induction time, process of hydrate formation, hydrate productivity, split fraction and separation fraction are comprised in our research. Finally 6 experiments were conducted with 5 different amino acids and with no amino acid (just water), hence to investigate which of these acids behave as prompters or as inhibitors in mixture (methane 95% - propane 5%) hydrate formation. Calculations such as rate growth, induction time, process of hydrate formation were included together with images during hydrate formation. RT experiments have highest rates of hydrate formation compares to PBTU ones in single and dual impellers in both methane and methane-propane hydrate formation. Their main difference is that in single impellers, the rate of hydrate formation is higher for RT experiments also in first 30 minutes while in dual experiments happens the opposite. The RT experiments although they form more quickly and for less time hydrates (smaller induction time compared to PBTU ones), they have higher power consumption values, hence they consume more energy. RT experiments convert more water and methane to hydrates although these values are very small due to high water quantity. In methane-propane hydrate formation, the split fraction of methane has higher values in single experiments with T=8.5C compared to single experiments with T=2C. Final, all amino acids that are used to form methane-propane hydrates in our system behaved like promoters and none of them as inhibitor.
Benzer Tezler
- Effect of polyglycols on hydrate formation during drilling operations
Poliglikollerin sondaj operasyonları sırasında hidrat oluşumuna etkileri
ABBAS TAHİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MAHMUT PARLAKTUNA
PROF.DR. TANJU MEHMETOĞLU
- Determination of hydrate formation conditions of drilling fluid
Sondaj sıvılarının hidrat oluşum şartlarının belirlenmesi
ALIYA KUPEYEVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT PARLAKTUNA
- Kinetic inhibition of hydrate formation through polymers and surfactants
Polimerler ve yüzey aktif maddeler yoluyla hidrat oluşumunun kinetik engellenmesi
UĞUR KARAASLAN
Doktora
İngilizce
2001
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPROF.DR. MAHMUT PARLAKTUNA
- Hydrate formation conditions of methane hydrogen sulfide mixtures
Metan hidrojen sülfür karışımlarının hidrat oluşum koşulları
SEVTAÇ BÜLBÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TANJU MEHMETOĞLU
PROF. DR. MAHMUT PARLAKTUNA
- Doğal sorbentlerin rejenerasyon ve aktivasyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of activation and regeneration properties of natural sorbents
BURAK DÜRÜS
