CC BY
6
УДК 665.5
Паноев Э.Р. преподаватель
Бухарский инженерно-технологический институт
Жамолова О. Р. преподаватель
Бухарский коллеж нефтегазовой промышленности
Республика Узбекистан, г. Бухара
ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАТОВ
Аннотация: в статье исследованы скорости образования гидратов и изучены влияния параметров на их структуры. Гидраты образуются с
момента появления центров кристаллизации.
Ключевые слова: природный газ, гидрат, ячейка, температура, молекула
Panoyev E.R., teacher Bukhara engineering-technological institute
Jamolova O.R., teacher Bukhara College of Oil and Gas Industry
Uzbekistan, Bukhara STUDY OF SPEED EDUCATION OF HYDRATES
Annotation: the article investigated the rate of hydrate formation and studied the effect of parameters on their structures. Hydrates are formed from the moment the crystallization centers appear.
Keywords: natural gas, hydrate, cell, temperature, molecule
В связи с развитием добычи и транспорта природного газа перед работниками газовой промышленности остро встала проблема борьбы с гидратами углеводородных газов. Кристаллические соединения, схожие со снегом или льдом, образуемые ассоциированными молекулами углеводородов и воды, называются кристаллогидратами (или просто гидратами).
Рис. 1. Кристаллическая решетка газового гидрата структуры I (о)
и структуры II (б).
5 _| п
ГЦ 1
у^-г э. V—4 г
V \
ü
Тимпсритурй, "С
Рис. 2. Диаграмма фазового состояния гидратов при избытке гидратообразователя (газа): 1— давление паров гидратообразователя, насыщенного парами воды; 2-равновесные условия образования гидратов в системе газ — Н2О; 3 — то же в системе газ — лед, газ — переохлажденная вода; 4 — температура замерзания воды при растворении в ней газа; 5 — критическая температура разложения гидратов; области, ограниченные линиями состояния системы: I- Мг + Н2О; II — Мж+Н2О; III—Мж +гидрат; IV—Мг + гидрат; V—Мг +
лед.
Гидраты индивидуальных газообразных углеводородов или их смесей состоят из нестехиометрических соединений включения клеточного типа — клатратов. Нашими и зарубежными исследователями [1] были изучены условия образования гидратов, их структура и разработаны меры борьбы с ними. Рентгенографическое исследование природы гидратов показало, что они образуют две основные структурные формы (рис. 2). Газовые гидраты имеют кристаллическую решетку, образуемую молекулами воды. Полости решетки заполнены поглощенными углеводородами.
Ячейки гидрата структуры I (см. рис. 1 а) включает 46 молекул воды и содержит 6 больших и 2 малых полости, доступных молекулам газа. Малые полости в обеих структурах гидратов имеют средний диаметр «0,52 нм, большие полости — диаметр 0,59 нм. Вещества, размер молекул которых более 0,69 нм, не образуют гидратов. Когда размер молекулы гидратообразователя менее 0,52 нм, образуется гидрат структуры I. Если размер молекулы гидратообразователя находится в интервале 0,52—0,59 нм (например, молекулы таких веществ, как CH8SH, COS и др.), могут заполняться шесть больших полостей и гидрат имеет состав М 7,66 Н2О. В случае, если размер молекул меньше 0,52 нм (СН4, H2S и т. д.), гидрат имеет состав М 5,75 Н20. Ячейка гидрата структуры II (см. рис. 1, б) состоит из 136 молекул воды, включает 24 полости, из которых 16 малых и 8 больших. Средний диаметр малой полости «0,48 нм, большие полости имеют диаметр «0,69 нм. Для молекул размером от 0,59 до 0,69 нм гидрат имеет состав М17 Н20. При величин газа, размер молекул которого менее 0,48 нм,
заполняются и 16 малых полостей, поэтому гидрат имеет смешанный
характер структуры II — М 5,67 Н2О. По экспериментальным данным нами установлено, что гидрат образуются с момента появление центров кристаллизации, которые
обычно формируются на поверхностях раздела:
- при контакту, вода — газ, вода — сжиженный газ, сжиженный
газ — влажный газ;
- при конденсации воды из объема газа и на пузырьках газа при его
барботировании через воду; - при контакте вода — металл за счет сорбции газа, растворенного в воде.
Метан образует прямолинейные структуры кристалла гидрата, этан — извилистые и нитевидные, пропан —разветвленные и беспорядочные структуры. Природные газы, включающие различные углеводороды, образуют смешанные гидраты со сложной кристаллической разветвленной структурой. Условия образования гидратов представлены на фазовой диаграмме «давление — температура» (рис. 2). Как следует из рисунка, гидраты могут образовываться в областях, располагаемых влево от кривых 2 и 5. При пересечении кривых 1, 2, 5 образуется критическая точка С разложения гидратов, Точка В, образованная при пересечении кривых 2, 3, 4, показывает условия, при которых одновременно существует система:
гидрат + лед - вода + молекула газа (Мг). При давлении ниже критического нагревание гидрата вызывает его разложение на воду и газ. Повышение давления выше критического при нагревании приводит к разложению гидрата на две жидкие фазы — воду
и жидкость (Мж).
Рис. 3. Температура гидратообразования для природных газов разной относительной плотности при различном давлении:1 - метан, плотность 6,55; 2—5 — плотности природных газов 0,6, 0,7. 0,8, 0,9 и 1,0
(воздух) соответственно. Использованные источники: 1. Бык С.Ш., Макагон Ю.Ф., Фомина В.И. Газовые гидраты. М., Химия,
20,265
275 233 28Й 293 Температура. К
1980.296с.
УДК 665.5
Паноев Э.Р. преподаватель Махмудов М.Х.
студент Сатторов М. С. студент
Бухарский инженерно-технологический институт
Республика Узбекистан, г. Бухара ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАТОВ Аннотация: в статье изучены кинетика образования гидратов. Большое влияние на скорость гидратообразования оказывают условия
массопередачи.
Ключевые слова: вода, углеводород, гидрат, массопередача,
температура, скорость, время.
Panoyev E.R., teacher Maxmudov M.X., student Sattorov M.S., student Bukhara engineering-technological institute
Uzbekistan, Bukhara KINETICS STUDY HYDRATES FORMATION Annotation: the article studied the kinetics of hydrate formation. Mass transfer conditions have a great influence on the rate of hydrate formation.
Keywords: water, hydrocarbon, hydrate, mass transfer, temperature, speed,
time.
Изучение кинетики образования гидратов представляет научный и практический интерес, поскольку знание скорости их образования позволит определить частоту подачи ингибитора в скважины или газопроводы. Однако в литературе имеется очень мало работ по кинетике образования гидратов в динамических условиях, характеризующих реальные условия выделения гидратов в трубопроводах и аппаратах.
