Вопрос 5. Кристаллогидраты природных газов. Состав. Условия образования и разложения

В определенных термодинамических условиях природный газ вступает в соединение с пластовой, поровой водой, образуя твердые соединения – гидраты газов (или кристаллогидраты), крупные скопления которых образуют газогидратные залежи.

Кристаллогидраты (гидраты газов) представляют собой твердые соединения (белые кристаллические вещества), в которых молекулы газа (природные газы, представляющие собой смесь различных компонентов) при определенных Р,Т заполняют структурные пустоты кристаллической решетки, образованные молекулами воды с помощью прочной водородной связи. Гидраты образуются при взаимодействии воды, легких углеводородных и не углеводородных компонентов. (Выглядят как снег или твердое вещество аналогичное соли)

Эти снегоподобные вещества, отлагаясь на стенках трубопроводов и аппаратов, затрудняют движение газа, а иногда и полностью его приостанавливают. Поиски гидратных пробок и их ликвидация отнимают много средств и времени, нанося ущерб газовой промышленности.

КПГ представляют собой физические соединения газа и воды.

Условия образования кристаллогидрата:

Вступают следующие компоненты газа:

• С₁-С₄ (Т>0) (газы)

• Кислые компоненты (Т любая)

• Инертные газы (очень редко), т.к. чем меньше сама молекула, тем больше вероятность образования гидрата. Кислые компоненты вступают в реакцию в первую очередь.

• Вода (влагосодержание)

• Т ниже Травн., но не «-»

• Р выше Рравн.

Лучше всего предупредить образование гидратов, т.е. нужно поддерживать определенные термобарические условия. Для выявления возможности образования гидратов необходимо определить равновесные Р и Т. Гидраты образуются если давление выше равновесного, а температура ниже равновесной. (Чем выше давление и ниже температура, тем больше вероятность образования гидратов).

Гидраты образуют следующие вещества: СН4, С2Н6, С3Н8, С4Н10, СО2, N2, H2S.

Элементарная ячейка гидрата газа состоит из определенного количества молекул воды и газа. Один объем воды в гидратном состоянии связывает в зависимости от характеристик исходного газа от 70 до 300 Vгаза.

Все газовые гидраты делятся на группы: техногенные и природные.

Условия разложения кристаллогидрата: (наоборот)

• отсутствие (газы), кислых компонентов, инертных газов

• уменьшение влагосодержания

• уменьшение давления

• увеличение температуры

Методы разрушения гидратов:

• Химический (используя ингибиторы гидратообразования: спирты (технические спирты: метанол и гликоли).

Ингибирование-добавляют ингибиторы, которые впитывают в себя влагу, для уничтожения образования техногенного гидрата (в оборудовании) очень эффективный способ.

• Назначение технологического режима (уменьшение давления в оборудовании ниже давления гидратообразования)

• Термический (паровая обработка- редко применяется; увеличения температуры)

• Механический ( сбить гидраты. Используется поршень, имеющий выступы (поршень со скребком), сбивают и выносят в отводы-используют редко)