Гидратообразование

Состав и структура гидратов. Природный газ, насыщенный парами воды, при высоком давлении и при определенной положительной температуре способен образовывать твердые соединения с водой – гидраты.

Особое значение гидратообразование приобретает при добычи газа из месторождений Сибири и Крайнего Севера. Низкие пластовые температуры и суровые климатические условия этих районов создают благоприятные условия для образования гидратов.

Гидраты природных газов представляют собой неустойчивое физико-химическое соединение воды с углеводородами, которое с повышением температуры или при понижении давления разлагается на газ и воду. По внешнему виду — это белая кристаллическая масса, похожая на лед или снег.

Гидраты относятся к веществам, в которых молекулы одних компонентов размещены в полостях решетки между узлами ассоциированных молекул другого компонента. Такие соединения обычно называют твердыми растворами внедрения, а иногда соединениями включения.

По современным представлениям молекулы гидратообразователей в полостях между узлами ассоциированных молекул воды гидратной решетки удерживаются с помощью Ван-дер-Ваальсовых сил притяжения.

Влияние неуглеводородных компонент и свойств природного газа на гидратообразование. Увеличение процентного содержания сероводорода углекислого газа приводит к повышению равновесной температуры гидратообразования и понижению равновесного давления. Например, при давлении 50ата для чистого метана температура образования гидратов составляет 6^оС, а при 25-ом содержании H₂S она достигает 10^оС. Природные газы, содержащие азот, имеют более низкую температуру образования гидратов, т. е. в этом случае гидраты становятся менее устойчивыми. Например, если в природном газе с относительной плотностью 0,6 отсутствует азот, гидраты его при температуре 10°С остаются устойчивыми до давления 34 ата, если же в газе содержится 18% азота, равновесное давление гидратообразования снижается до 30ата

Для образования гидратов в жидких углеводородных газах требуются более высокое давление и более низкие температуры. В отличие от природных газов выделение гидратов в жидких углеводородных газах сопровождается увеличением давления системы (в замкнутом объеме). Кроме того, как и в природных газах, в этом случае выделяется теплота, в результате чего повышается температура системы. Поскольку объем остается постоянным, с увеличением температуры в системе растет и давление.

Разложение гидратов жидких углеводородных газов сопровождается уменьшением объема и, следовательно, понижением давления. Образование гидратов в жидких углеводородах идет несравнимо труднее, чем в газообразных. Чтобы начался этот процесс, требуется выдержать систему при соответствующих условиях в течение некоторого времени и в основном в условиях равновесия. Однако при отрицательных температурах после появления мелких кристалликов льда гидраты начинают образовываться быстро. Гидраты жидких углеводородных газов легче воды.

Контрольные вопросы

1. Какие вещества газа являются негорючими?

2. Дайте определения сухой газ и жирный газ.

3. Что такое нормальные условия и стандартные? Каковы их различия?

4. Что такое абсолютная влажность и относительная влажность? Как они определяются?

5. Как определяется плотность природных газов?

6. Что такое плотность?

7. Как называется величина обратная плотности?

8. Что такое вязкость?

9. Какими методами определяется коэффициент динамической вязкости? Что он характеризует? В чем измеряется?

10. Какими методами определяется коэффициент кинематической вязкости? В чем он измеряется?

11. Дайте определение теплоемкости. В чем она измеряется?

12. Почему теплоемкость при постоянном давлении, при одних и тех же параметрах, всегда больше теплоемкости при постоянном объеме?

13. Какая существует зависимость между мольной, массовой и объемной теплоемкостью?

14. Чем характеризуется показатель адиабаты и от чего он зависит?

15. Что такое теплопроводность? как она определяется?

16. Чем характеризуется сжимаемость газа? Что такое коэффициент сжимаемости (сверхсжимаемости)? Как его можно определить?

17. Что называется критическими термодинамическими параметрами?

18. Дайте определение критической температуре, критическому давлению и объему.

19. Охарактеризуйте приведенные параметры газа.

20. Что такое дросселирование газа? Чем оно характеризуется?

21. Что такое гидратообразование? Что способствует образованию гидратов?

Поиск по сайту: