Выпуск:
2022. Том 8. № 3 (31)Об авторах:
Драчук Андрей Олегович, аспирант кафедры экспериментальной физики и нанотехнологий, Физико-технический институт, Тюменский государственный университет; andrey0410@mail.ruАннотация:
В последние годы наблюдается повышенный интерес в сфере поиска экологически чистых и биодеградируемых веществ, препятствующих образованию газовых гидратов — ингибиторов гидратообразования. Как правило, исследование влияния ингибирующих добавок на скорость роста и условия термодинамического равновесия газогидратов проводится при положительных температурах в жидких водных растворах. Учитывая большой риск льдообразования на производственных объектах в условиях арктического региона, в данной статье рассматривается влияние ингибиторов на условия фазового равновесия и скорость роста гидратов метана в замороженных водных дисперсных средах (ЗВДС). В качестве ингибирующих добавок использовались экологически чистые водорастворимые вещества (биополимеры): альгинат натрия и гуаровая камедь. Все эксперименты по получению кинетических и термодинамических данных гидратообразования проводились в диапазоне температур и давлений от 272,3 до 275,3 К и от 2,5 до 5 МПа соответственно. Было показано, что добавление альгината натрия и гуаровой камеди при приготовлении ЗВДС приводит к уменьшению скорости и степени перехода воды в гидрат метана. Так, за время 1000 минут степень перехода воды в гидрат для образцов ЗВДС с добавлением альгината натрия (0,15 мас. %) и гуаровой камеди (1 мас. %) составила 0,13 и 0,15 соответственно, что существенно меньше, чем значение степени перехода для образцов дисперсного льда без добавления биополимеров (0,26). Было установлено, что добавление альгината натрия и гуаровой камеди не оказало существенного влияния на равновесные условия гидратообразования метана.Ключевые слова:
Список литературы:
1. Шипунов Б. П. Особенности реологии растворов агар-агара / Б. П. Шипунов, В. Е. Коптев, В. И. Маркин // Химия растительного сырья. 2018. № 1. С. 53-60. DOI: 10.14258/jcprm.2018013720
2. Blackford J. R. Sintering and microstructure of ice: a review / J. R. Blackford // Journal of Physics D-Applied Physics. 2007. Vol. 40. № 21. Pp. R355-R385. DOI: 10.1088/0022-3727/40/21/R02
3. Chen Y.-A. Synthesis of methane hydrate from ice powder accelerated by doping ethanol into methane gas / Y.-A. Chen, L.-K. Chu, C.-K. Chu, R. Ohmura, L.-J. Chen // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. Art. 12345. DOI: 10.1038/s41598-019-48832-8
4. Gayet P. Experimental determination of methane hydrate dissociation curve up to 55 MPa by using a small amount of surfactant as hydrate promoter / P. Gayet, C. Dicharry, G. Marion, A. Graciaa, J. Lachaise, A. Nesterov // Chemical Engineering Science. 2005. Vol. 60. № 21. Pp. 5751-5758. DOI: 10.1016/j.ces.2005.04.069
5. Kelland M. A. History of the development of low dosage hydrates inhibitors / M. A. Kelland // Energy Fuel. 2006. Vol. 20. № 3. Pp. 825-947. DOI: 10.1021/ef050427x
6. Kelland M. A. A review of knetic hydrate inhibitors from an environmental perspective / M. A. Kelland // Energy Fuels. 2018. Vol. 32. № 12. Pp. 12001-12012. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.8b03363
7. Liu W. Influence factors of methane hydrate formation from ice: Temperature, pressure and SDS surfactant / W. Liu, Y. Li, X. Xu // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019. Vol. 27. № 2. Pp. 405-410. DOI: 10.1016/j.cjche.2018.03.033
8. Liu W. Experimental study on the methane hydrate formation from ice powders / W. Liu, L. Wang, M. Yang, Y. Song, L. Zhang, Q. Li, Y. Chen // Energy Procedia. 2014. Vol. 61. Pp. 619-623. DOI: 10.1016/j.egypro.2014.11.1184
9. Melnikov V. P. Stability and growth of gas hydrates below the ice–hydrate–gas equilibrium line on the P–T phase diagram / V. P. Melnikov, A. N. Nesterov, A. M. Reshetnikov, V. A. Istomin, V. G. Kwon // Chemical Engineering Science. 2010. Vol. 65. № 2. Pp. 906-914. DOI: 10.1016/j.ces.2009.09.041
10. Peng D.-Y. A new two-constant equation of state / D.-Y. Peng, D. B. Robinson //
Industrial and Engineering Chemistry: Fundamentals. 1976. Vol. 15. № 1. Pp. 59-64. DOI: 10.1021/i160057a011
11. Podenko L. S. Production of methane hydrates in dispersed frozen aqueous solutions of polyvinyl alcohol / L. S. Podenko, A. N. Nesterov, A. O. Drachuk, N. S. Molokitina // Doklady Chemistry. 2019. Vol. 487. № 2. Pp. 198-202. DOI: 10.31857/S0869-56524872164-168
12. Rahbani J. Characterization of internal structure of hydrated agar and gelatin matrices by cryo-SEM / J. Rahbani, A. R. Behzad, N. M. Khashab, M. Al-Ghoul // Electrophoresis. 2012. Vol. 34. № 3. Pp. 405-408. DOI: 10.1002/elps.201200434
13. Sa J.-H. Ice and hydrates interactions on pipe walls and influence of commercial hydrates dispersants (AA-LDHIs) / J.-H. Sa, X. Zhang, B. R. Lee, A. K. Sum, M. Rivero, P. Glenat // 9th International Conference on Gas Hydrates (ICGH 2017). Denver, CO, USA. 2017.
14. Satoo N. Development of natural gas hydrate (NGH) supply chain / N. Satoo // In Proceedings of the 25th World Gas Conference. Kuala Lumpur, Malaysia. 4-8 June 2012.
15. Sloan E. D. Natural gas hydrates in flow assurance / E. D. Sloan, C. A. Koh, A. Sum // Gulf Professional Publishing. 2011. 224 p.
16. Sloan E. D. Clathrate hydrates of natural gases, 3rd edition / E. D. Sloan, C. A. Koh. Boca Raton: CRS Press, Taylor and Francis Group. 2008. 752 р.
17. Staykova D. K. Formation of porous gas hydrates from ice powders: Difraction experiments and multi-stage model / D. K. Staykova, W. F. Kuhs, A. N. Salamation, T. Hansen // Journal of Physical Chemistry B. 2003. Vol. 107. № 37. Pp. 10299-10311. DOI: 10.1021/jp027787v
18. Wan L. Inhibition effects of polysaccharides for gas hydrate formation in methane–water system / L. Wan, N. Zhang, D.-Q. Liang // Journal of Molecular Liquids. 2019.
Vol. 292. Art. 111435. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.111435
