4. Експериментальне визначення рівноважних умов гідратоутворення.

Експериментальні дослідження рівноважних умов гідратоутворення здійснювались, в більшості випадків, із застосуванням лабораторних установок. Їх метою було визначення умов гідратоутворення для газів, а також з’ясування впливу різних концентрацій інгібіторів гідратоутворення на ці рівноважні умови. Як приклад вивчення процесу гідратоутворення [4], можна розглянути дослідження, що проводились із застосуванням лабораторної установки.

Вивчення гідратоутворення зводилося до двох основних етапів – нагромадження гідратної фази і її наступне розкладання й, таким чином, знаходженню рівноважних умов розкладання гідратів. Даний спосіб є ізохоричним і заснований на реєстрації параметрів, що визначають стан системи під час її нагрівання в замкнутому об’ємі.

У запропонованому способі таким параметром є тиск над гідратом (точніше, значення _р/_Т).

Як видно з наведеного опису, запропонований спосіб становить інтерес тільки з дослідницької точки зору, тому що з його допомогою малоймовірно одержати достовірні дані для реальних промислових умов внаслідок неможливості точного моделювання компонентного складу досліджуваного газу. Крім того, дані, що отримані з подібною оперативністю, не можуть забезпечити нормальну роботу технологічного устаткування видобувної й газотранспортної системи.

При утворенні гідратів в природних умовах, крім термобаричних умов, велике значення має також склад гідратоутворюючого газу і склад води. Молекули газу захоплюються в структуру гідрата вибірково: відбувається фракціонування, і залишкова газова фаза стає збагаченою молекулами газів що погано входять в грати із-за своїх розмірів. Вода в природі завжди містить в собі деяку кількість розчинених солей і має ту або іншу мінералізацію, проте кристалічна решітка газового гідрата будується тільки з молекул H₂O, тому, як і у разі утворення льоду, незамерзша вода, що залишилася, завжди стає більш мінералізованою.

Вміст компонентів в гідраті майже не міняється від тиску і слабо змінюється від температури. Основним чинників, таким, що визначає співвідношення компонентів в гідраті є склад початкового газу.

Склад газу і утвореного з нього гідрата дуже різняться. Теплота розкладання гідрата окремого компоненту рівна теплоті його утворення. Проте, для сумішей газів вона визначається зміною складу початкового газу і складу гідрата. Зазвичай склад газів в стані гідрата має вища молекулярна вага і теплота розкладання гідрата перевищує теплоту його освіти. Щільність гідратів 0.8 - 0.92 при тиску 20 - 420 атм.

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Що нагадують на вигляд газові гідрати?

2. Які гідрофобні гази і летучі органічні рідини здатні утворювати газові гідрати?

3. Сформулюйте визначення газових гідратів з хімічної точки зору. Чи можна ГГ віднести до з'єднань клатратного типу і чому?

4. Кількість метану, яку містять в собі природні газові гідрати, в 3 тис. раз перевершує його кількість в атмосфері ((6-7)·10¹² м³). Як у вашому розумінні це може вплинути на посилення парникового ефекту?

5. В чому полягає сутність методу Пономарьова для визначення рівноважних умов гідратоутворенння?

Практична робота №3.

Тема роботи: Розрахунки рівноважних параметрів утворення газогідратів з використанням додатків статистичної теорії

Мета роботи: Розглянути термодинамічні умови (тиск та температура), які впливають на утворення газогідратів. Ознайомитися з методикою розрахунків рівноважних параметрів утворення газогідратів з використанням додатків статистичної теорії для системи газ-вода.