شبيه سازي مونت كارلوي هيدرات مخلوط گازي متان و دي اكسيدكربن

Monte Carlo simulation of hydrate of methane and carbon dioxide gas mixture

تشكيل هيدرات گازي در مواردي مثل خطوط انتقال گاز، استخراج نفت و گاز مسئله¬ساز مي¬باشد. پديده تشكيل هيدرات هميشه نامطلوب نبوده بلكه استفاده صنعتي از هيدرات¬هاي گازي شامل شيرين نمودن آب دريا، جدا كردن گاز دو جزئي يا چند¬جزئي و مخلوط¬هاي مايع و ذخيره¬سازي گازها مي¬باشد. با توسعه¬ي روش¬هاي شبيه¬سازي مولكولي و افزايش توان محاسباتي، امكان مطالعات دقيق تعادلات فازي با استفاده از خواص ميكروسكوپيك و برآورد برهمكنش¬هاي بين¬مولكولي فراهم¬آمده¬است. روش مونت¬¬كارلو يكي از اين شبيه¬سازي¬هاي مولكولي مفيد مي¬باشد كه استفاده¬ي گسترده¬اي در محاسبات تعادلات فازي دارد. GCMC يكي از روش¬هاي مونت¬كارلو مي¬باشد كه براي مطالعه¬ي جذب سطحي گازها استفاده مي-گردد. در اين تحقيق به شبيه¬سازي مونت¬كارلوي ذخيره¬ي گازهاي خالص متان، دي¬اكسيدكربن و مخلوط آنها در هيدرات با روش GCMC مي¬پردازيم، ميزان ذخيره¬ي گازها را در هيدرات به¬دست¬ مي¬آوريم و توافق نتايج به¬دست¬آمده از اين شبيه¬سازي با داده¬هاي تجربي حاصل از كارهاي ديگران را نشان خواهيم داد.26+

Gas hydrates are a solid network of water molecules with cavities that encapsulate guests, have been found in oil and natural gas pipelines, ocean sediment, permafrost regions and in comets and certain outer planets. The total amount of natural gas stored in gas hydrate (mainly methane hydrate) reservoirs is estimated to be enormous and is considered as a future energy resource. The thermodynamics of gas hydrate are important in many applications, such as inhibiting the formation of hydrate in oil and gas pipelines, exploring and exploiting hydrate reservoirs, sequestrating CO2 on the ocean floor, analyzing the salinity of fluid inclusions and storaging the special gases. Due to the limitation of experimental data, studies on the development of thermodynamic model for the predicting of the phase behavior of hydrates are of great importance. A variety of thermodynamic models for the calculation of phase equilibrium properties of the hydrate system have been discussed and reviewed in literatures. Molecular simulations allows one to study the conditions of hydrate formation which are complicated to work with experimentally. GCMC simulations have been used extensively to study adsorption processes. The present work aims to use Grand-Canonical Monte-Carlo simulations (GCMC) in the study of the adsorption of pure CO2 and CH4, as well as mixtures of CO2 and CH4 in an sI hydrate. We show great agreement between simulation result and experimental data of others