بررسي اثر گــــــرافن نانومتخلخل بر غنـــي سازي هيــدرات گـــازي

Investigation of Nanoporous Graphene Effect on Enrichment Natural Gas by Hydrate Processes

در این تحقیق پس از بررسی ساختار گرافن نانومتخلخل با آنالیز SEM و رامان، از این نانوساختار گرافنی با غلظت 1% وزنی در فرآیند تشكیل هیدرات گازی استفاده شد. برای ایجاد و افزایش پایداری گرافن در آب، سورفكتانت SDS به كار رفت. نانوسیال در مجاورت گاز طبیعی تحت فشار psig 1000 و دمای C°4 قرار گرفت و با گذشت زمان هیدرات گازی درون راكتور تشكیل شد. ملاحظه شد كه گرافن نانومتخلخل، ضمن كاهش زمان فرآیند القا، ذخیره‏سازی گاز را 6/14% افزایش داد و هیدراتی پایدارتر را نیز ایجاد كرد. با افزایش تدریجی دمای راكتور هیدرات ناپایدار و گاز طبیعی از آن متصاعد شد. با تجزیه 95% از هیدرات تشكیل‏شده، از گاز طبیعی نمونه‏گیری و با آنالیز GC تركیبات آن مشخص و با گاز اولیه مقایسه شد. نتایج حاكی از افزایش تركیبات سبك متان از 7/92 به 15/96% و حذف ناخالصی‏هایی چون دی‏اكسیدكربن و كاهش مقدار تركیبات نامرغوب مانند نیتروژن و اكسیژن هستند؛ بنابراین بدون صرف هزینه و وقت اضافه، ضمن ذخیره‏سازی گاز به روش هیدرات فرآیندهای غنی‏سازی و خالص‏سازی گاز طبیعی نیز انجام می‏شوند.  

In this article, the structure of graphene nano-porous investigated by SEM image and Raman spectroscopy. Then the nano fluid of graphene nanostructures with 1% wt was used in gas hydrate formation process. SDS used as surfactant to enhancement of graphene stability in water. The nanofluid was in contact of natural gas under 1000 psig and °4C in cylindrical reactor and gas hydrate formed in the reactor by time. It was observed that the amount of gas storage increased by 14.6% while the induction time of the process was decreasing. The hydrate turns to unstable with increasing temperature of reactor and gas was released. The composition of natural gas in the top of reactor analyzed by GC and compared with initial natural gas. The results showed that light combination of natural gas; such as, methane increased from 92.7 to %96.15 and impurities; such as, carbon dioxide removed and undesirable compounds; such as, nitrogen and oxygen reduced. So, enrichment and purification of natural gas was performed without spending extra time and cost.