abolfazl424
عضو جدید
دوستان عزيز اگه كتاب و مطلب جالبي در زمينه ي هيدرات گازي و بوي‍‍ژه هيدرات متان داريد، ممنون ميشم اگه بذاريدش تو سايت. 
هیدرات گازی
- شروع کننده موضوع abolfazl424
- تاریخ شروع
دوستان عزيز اگه كتاب و مطلب جالبي در زمينه ي هيدرات گازي و بوي‍‍ژه هيدرات متان داريد، ممنون ميشم اگه بذاريدش تو سايت.
این چند تا رو برات پیدا کردم امیدوارم که استفاده کنی
http://rapidshare.com/files/66022484/hydrate_gas_ravashi_bara_zakhire_va_enteghal_gas.zip
امید که بارورتر و فرهیخته تر گردی
یا علی
Biomedical Applications Polymer Blends (Advances in Polymer Science)
Biomedical Applications Polymer Blends (Advances in Polymer Science)
Biomedical Applications Polymer Blends (Advances in Polymer Science)
دانلود
By D. Klee, Geoffrey C. Eastmond, J. E. McGrath,
Publisher: Springer-Verlag Telos
Number Of Pages: 239
Publication Date: 1999-11
Sales Rank: 5045618
ISBN / ASIN: 3540659331
EAN: 9783540659334
Binding: Hardcover
Manufacturer: Springer-Verlag Telos
Studio: Springer-Verlag Telos
Biomedical Applications Polymer Blends (Advances in Polymer Science)
Biomedical Applications Polymer Blends (Advances in Polymer Science)
دانلود
By D. Klee, Geoffrey C. Eastmond, J. E. McGrath,
Publisher: Springer-Verlag Telos
Number Of Pages: 239
Publication Date: 1999-11
Sales Rank: 5045618
ISBN / ASIN: 3540659331
EAN: 9783540659334
Binding: Hardcover
Manufacturer: Springer-Verlag Telos
Studio: Springer-Verlag Telos
هیدرات گازی
تاریخچه هیدرات گاز
تاریخچۀ هیدرات گاز به سه دورۀ اصلی تقسیم می شود:
دورۀ اول: اين دوره از زمان کشف آن توسط Sir Humphery Davy در سال 1810 شروع شده و تا به حال ادامه دارد و مربوط به جالب بودن پديدۀ تشکيل هيدرات از نظر علمی است، چرا که تجمع آب و گاز در يک فاز جامد (هيدرات)، از نظر علمی پديدۀ قابل توجهی است.
دورۀ دوم: تقريباً از سال 1934 با بیان اینکه تشکیل هیدرات باعث بسته شدن خطوط انتقال گاز طبیعی می باشد. شروع شده و تا کنون ادامه دارد. پس از کشف Hammerschmidt، اولین کسانی که آزمایشات تجربی روی شرایط تشکیل هیدرات انجام داده اند و داده هایی از آن گزارش کرده اند، Deaton و Frost بودند. در اين دوره، هيدرات عمدتاً به عنوان مشکلی برای توليد کنندگان و فرآوران گاز طبيعی در نظر گرفته می شود. به عبارت ديگر اين بخش از تاريخچۀ هيدرات به ساخت صنايع و مشکلات ناشی از آن اختصاص دارد.
دورۀ سوم: اين دوره با کشف اين حقيقت که طبيعت ميليونها سال پيش از بشر، هيدرات ها را توليد نموده، از اواسط دهه 70 ميلادی شروع شده و تا کنون ادامه دارد. اين هيدرات ها در نواحی يخچالی اقيانوسهای عميق و همچنين در خارج از جو زمين در سيارات ديگری نظير مريخ وجود دارند.
هیدرات گاز
در طبیعت آب و گاز طبیعی همراه هم هستند و در مخازن گاز, این دو در حال تعادل هستند بطور کلی آبی که هنگام خروج گاز از چاه به همراه آن بالامی اید , جزئی مزاحم در گاز طبیعی است زیرا اولا سبب خوردگی در خطوط انتقال گاز ترش ( گاز همراه با H2S ) می گردد. ثانیا ارزش حرارتی گاز طبیعی را پایین می آورد. ثالثا بالا رفتن فشار یا پایین امدن دما در هنگام انتقال گاز طبیعی سبب میعان آب شده و آب در فاز مایع راندمان خطوط انتقال گاز را شدیدا کاهش می دهد. رابعا پایین امدن بیش ازحد دما در فصل زمستان یا پس از افت شدید ادیباتیک ( که باعث افت سریع دما می گردد) سبب بروز پدیده ای به نام تشکیل هیدرات در خط لوله انتقال گاز طبیعی می شود. هیدرات متان در سطح دریاها بصورت یخ زرد یافت می شود و در عمق کمتر از 100 متر تشکیل شده و بصورت ذرات معلق در سطح آب ظاهر می شود. گهگاه تکه هایی از این یخ ها شکسته و در سطح آب شناور می شود و به محض شکسته شدن این یخ ها مقدار زیادی کف در سطح دریا تولید می شود و یخ زرد بطور کامل متلاشی می شود . پایداری متان بر روی سطح دریا پیامد های مهمی دارد, اول آنکه شاید منبع ذخیره مقدار زیادی انرژی باشند, دوم , انکه دراثر سوانح و اختلالات طبیعی(در حین بهره برداری از هیدرات گاز در صورتی که مراتب احتیاط رعایت شود) ممکن است در اثر ناپایداری هیدرات متان در سطح دریا مقدار زیادی گاز متان آزاد شود و حتی باعث ریزش کوه و تاسیسات موجود در زیر دریا شود.در نهایت گاز متان تاثیر بدی بر میزان گازهای گلخانه ای و گرم شدن زمین می گذارد البته هیدرات از سالها پیش شناخته شده بود و به عنوان یک مساله جالب آزمایشگاهی مورد بررسی و تحقیق قرار گرفت اما فقط هنگامی که در سال1934 به علت بسته شدن خط لوله انتقال گاز طبیعی هیدرات اعلام شد, تحقیقات در زمینه شناخت پدیده هیدرات شکل جدی به خود گرفت.
ساختارهای شناخته شده برای هیدرات گاز:
تحقیقات claussen در سال 1951 ,marsch وpauling در سال 1952و stackelberg وmuller در سالهای 52-1942 نشان داده است(بوسیله ازمایش های پراش اشعه X ) که هیدرات های گازی می توانند به یکی از دو ساختار مکعبی II,I کریستالیزه شوند. بعبارت دیگر آب می تواند تشکیل دو نوع شبکه هیدرات بدهد که به ترتیب ساختار II,I نامیده می شود. هر دو نوع شبکه هیدرات شامل تعدادی حفره های کوچک و بزرگ است. در یک هیدرات پایدار, تعدادی از حفره های میزبان ( آب ) توسط ترکیبات گازی که مولکولهای مهمان نامیده می شوند اشغال می گردند . تنها گازهایی که دارای قطر مولکولی کوچکتر از حفره ها و شکل هندسی مناسب هستند می توانند وارد حفره ها شوند. اخیرا توسط آزمایشات پراش و مطالعات NMR (Ripmeester و همکارانش , 1987و1994) ساختار جدیدی برای هیدرات گزارش شده است که به ساختار H معروف است.
تاریخچۀ هیدرات گاز به سه دورۀ اصلی تقسیم می شود:
دورۀ اول: اين دوره از زمان کشف آن توسط Sir Humphery Davy در سال 1810 شروع شده و تا به حال ادامه دارد و مربوط به جالب بودن پديدۀ تشکيل هيدرات از نظر علمی است، چرا که تجمع آب و گاز در يک فاز جامد (هيدرات)، از نظر علمی پديدۀ قابل توجهی است.
دورۀ دوم: تقريباً از سال 1934 با بیان اینکه تشکیل هیدرات باعث بسته شدن خطوط انتقال گاز طبیعی می باشد. شروع شده و تا کنون ادامه دارد. پس از کشف Hammerschmidt، اولین کسانی که آزمایشات تجربی روی شرایط تشکیل هیدرات انجام داده اند و داده هایی از آن گزارش کرده اند، Deaton و Frost بودند. در اين دوره، هيدرات عمدتاً به عنوان مشکلی برای توليد کنندگان و فرآوران گاز طبيعی در نظر گرفته می شود. به عبارت ديگر اين بخش از تاريخچۀ هيدرات به ساخت صنايع و مشکلات ناشی از آن اختصاص دارد.
دورۀ سوم: اين دوره با کشف اين حقيقت که طبيعت ميليونها سال پيش از بشر، هيدرات ها را توليد نموده، از اواسط دهه 70 ميلادی شروع شده و تا کنون ادامه دارد. اين هيدرات ها در نواحی يخچالی اقيانوسهای عميق و همچنين در خارج از جو زمين در سيارات ديگری نظير مريخ وجود دارند.
هیدرات گاز
در طبیعت آب و گاز طبیعی همراه هم هستند و در مخازن گاز, این دو در حال تعادل هستند بطور کلی آبی که هنگام خروج گاز از چاه به همراه آن بالامی اید , جزئی مزاحم در گاز طبیعی است زیرا اولا سبب خوردگی در خطوط انتقال گاز ترش ( گاز همراه با H2S ) می گردد. ثانیا ارزش حرارتی گاز طبیعی را پایین می آورد. ثالثا بالا رفتن فشار یا پایین امدن دما در هنگام انتقال گاز طبیعی سبب میعان آب شده و آب در فاز مایع راندمان خطوط انتقال گاز را شدیدا کاهش می دهد. رابعا پایین امدن بیش ازحد دما در فصل زمستان یا پس از افت شدید ادیباتیک ( که باعث افت سریع دما می گردد) سبب بروز پدیده ای به نام تشکیل هیدرات در خط لوله انتقال گاز طبیعی می شود. هیدرات متان در سطح دریاها بصورت یخ زرد یافت می شود و در عمق کمتر از 100 متر تشکیل شده و بصورت ذرات معلق در سطح آب ظاهر می شود. گهگاه تکه هایی از این یخ ها شکسته و در سطح آب شناور می شود و به محض شکسته شدن این یخ ها مقدار زیادی کف در سطح دریا تولید می شود و یخ زرد بطور کامل متلاشی می شود . پایداری متان بر روی سطح دریا پیامد های مهمی دارد, اول آنکه شاید منبع ذخیره مقدار زیادی انرژی باشند, دوم , انکه دراثر سوانح و اختلالات طبیعی(در حین بهره برداری از هیدرات گاز در صورتی که مراتب احتیاط رعایت شود) ممکن است در اثر ناپایداری هیدرات متان در سطح دریا مقدار زیادی گاز متان آزاد شود و حتی باعث ریزش کوه و تاسیسات موجود در زیر دریا شود.در نهایت گاز متان تاثیر بدی بر میزان گازهای گلخانه ای و گرم شدن زمین می گذارد البته هیدرات از سالها پیش شناخته شده بود و به عنوان یک مساله جالب آزمایشگاهی مورد بررسی و تحقیق قرار گرفت اما فقط هنگامی که در سال1934 به علت بسته شدن خط لوله انتقال گاز طبیعی هیدرات اعلام شد, تحقیقات در زمینه شناخت پدیده هیدرات شکل جدی به خود گرفت.
ساختارهای شناخته شده برای هیدرات گاز:
تحقیقات claussen در سال 1951 ,marsch وpauling در سال 1952و stackelberg وmuller در سالهای 52-1942 نشان داده است(بوسیله ازمایش های پراش اشعه X ) که هیدرات های گازی می توانند به یکی از دو ساختار مکعبی II,I کریستالیزه شوند. بعبارت دیگر آب می تواند تشکیل دو نوع شبکه هیدرات بدهد که به ترتیب ساختار II,I نامیده می شود. هر دو نوع شبکه هیدرات شامل تعدادی حفره های کوچک و بزرگ است. در یک هیدرات پایدار, تعدادی از حفره های میزبان ( آب ) توسط ترکیبات گازی که مولکولهای مهمان نامیده می شوند اشغال می گردند . تنها گازهایی که دارای قطر مولکولی کوچکتر از حفره ها و شکل هندسی مناسب هستند می توانند وارد حفره ها شوند. اخیرا توسط آزمایشات پراش و مطالعات NMR (Ripmeester و همکارانش , 1987و1994) ساختار جدیدی برای هیدرات گزارش شده است که به ساختار H معروف است.
در شکل 1 واحد های کریستالی هر سه ساختار نشان داده شده است.
ساختارI هیدرات گاز
واحد سلولی ساختار I شامل یک مکعب ˚A 12 می باشد که هر واحد ساختمانی آن از 46 مولکول آب و8 حفره برای مولکولهای گاز(حفره کوچک و بزرگ) تشکیل شده است. 2 حفره کوچک به صورت 12 وجه 5 ضلعی (pantagonaldodecahedron) و 6 حفره بزرگ به صورت 14 وجهی که (tetrakaidecahedron ) نامیده می شود , زیرا 12 وجه ان 5 ضلعی و 2 وجه دیگر, 6 ضلعی متقابل(روبروی هم) می باشند) شکل2 (.
حفره های کوچک تقریبا کروی اند( البته به خاطر هیدروژن های جلو امده بیشتر شبیه قاصدک هستند تا کره) ولی حفره های بزرگ اندکی شلجمی(oblate) هستند (با 14 درصد تغییر از حالت کروی, شبیه بیضی گون شلجمی).
شعاع حفره کوچک در ساختار I برابر ˚A 3.95 و شعاع حفره بزرگ برابر ˚A 4.33 می باشد.قطر آزاد متوسط حفره ها ( حد بالایی هر حفره برای یک میهمان) بنا به پیشنهادDavidson با کم کردن قطر واندروالسی ملکول آب (A˚2.8 ) از قطر حفره بدست می اید.با این حساب قطر آزاد متوسط حفره های کوچک A˚5.1 وحفره های بزرگ ˚A 5.8 خواهد شد.
ساختار II هیدرات گاز
واحد سلولی ساختار II شامل یک مکعب ˚A 17.3 می باشد که هر واحد ساختمانی آن از 136 ملکول آب و 24 حفره برای ملکولهای گاز(حفره کوچک و بزرگ) تشکیل شده است. 16 حفره کوچک به صورت 12 وجه پنج ضلعی کج (distorted ) می باشدو 8 حفره شانزده وجهی که hexakaidecahedron نامیده می شود . که شامل 4 وجه شش ضلعی و 12 وجه پنج ضلعی می باشد (شکل3 ).
حفره های اخیر تقریبا کروی اند.قطر آزاد متوسط حفره های کوچک ˚A 5 وحفره های بزرگ,˚A 6.7 است.
ساختارH هیدرات گاز
واحد سلولی ساختار H شامل یک شبکه شش وجهی (hexagonal ) با پارامترهای A˚ 12.26 = a و ˚A 10.17 =c هست که هر واحد ساختمانی ان از 34 ملکول آب و 6 حفره برای ملکولهای گاز(حفره کوچک, متوسط و بزرگ) تشکیل شده است.3 حفره کوچک(12 وجه پنج ضلعی) که ساختارهای قبلی نیز آنرا دارا می باشد. و یک حفره بزرگ (12 وجه پنج ضلعی و8 وجه شش ضلعی ) که Icosahedron نامیده می شود. و دو حفره با اندازه متوسط و کمی بزرگتر از حفره کوچک که یک 12 وجهی (3 وجه مربع ,6 وجه پنج ضلعی و3 وجه شش ضلعی ) است (شکل 4 ).
شعاع حفره کوچک , ˚A 3.91, شعاع حفره متوسط , ˚A 4.06 و شعاع حفره بزرگ ˚A 5.71 می باشد, که می تواند ملکولهایی در محدوده A˚8.6- 7.5 (قطر موثر) را در خود جای دهد این ساختار هیدرات , یک هیدرات دوگانه است که شبکه کریستالی آن با دو نوع ملکول تثبیت و پایدار می شود. ملکولهای کوچکی مثل متان یا سولفید ها می توا نند وارد حفره های کوچک شده و ملکولهای بزرگتر از˚A7.4 مثل نئوهگزان , سیکلوهگزان , متیل بوتان ها و... وارد حفره بزرگ آن می شوند. بر خلاف ساختار II و I هیدرات که با اشغال شدن یک نوع حفره کوچک یا بزرگ با یک نوع گاز(هیدرات ساده) تشکیل می شود , در ساختار H حتما باید دو نوع ملکول گاز (کوچک و بزرگ) برای حفره های کوچک و بزرگ باشند ( هیدرات دو گانه). بطور خلاصه راجع به ساختار های هیدرات گاز می توان گفت:
1.ملکولهای خیلی کوچک مثل هلیم , هیدروژن و نئون (Deff<3A˚) کوچکتر از آن هستند که در حفره های هیدرات به دام بیافتند.در واقع قادر به پایدار ساختن هیچ کدام از حفره ها نیستند و از موانع حاصل از پیوند هیدروژنی عبور می کنند در نتیجه تشکیل هیدرات نمی دهند.
2.ملکولهایی مثل Ar,Kr,N2,O2 که Deff<4.2A˚>3A˚ است , تشکیل ساختار II می دهند(تا سال 1983 این مواد را تشکیل دهنده های ساختار I می دانستند البته در مورد ساختار هنوز هم بحث وجود دارد).
3.ملکولهای کمی بزرگتر مثل C2H6, C2H4, H2S, CO2,CH4 هیدرات I تشکیل می دهند ( هر چهار متان فقط در حفره های بزرگ این ساختار قرار می گیرد).
4.ملکولهای بزرگتراز سازنده ساختار I مثل C3H8,C3H6,i-C4H10 تشکیل ساختار II هیدرات را می دهند (ملکول n-C4H10 امکان تشکیل هیدرات ساده را ندارد, بلکه نیاز به گازهای برای پر کردن حفره های کوچک وپایداری شبکه دارد).
5. پر شدن حفره ها در ساختار II,I هیدرات بیشتر وابسته به اندازه ملکول میهمان است , در صورتی که در ساختار H , شکل (shape ) ملکول گازی نیز موثر است.
6.قبل از کشف ساختار H هیدرات , نرمال بوتان سنگین ترین گاز تشکیل دهنده هیدرات به شمار می رفت.
به هر حال ثابت شد که ملکولهای سنگین تری مثل ایزوپنتان , متیل بوتان ها, سیکلو هگزان , ... می توانند با حضور گازهای کمکی تشکیل هیدرات دهند(تشکیل دهنده های سنگین هیدرات).
7.غیر استوکیومتری بودن هیدرات مربوط به نسبت قطر ملکول میهمان به قطرآزاد حفره است.هر چه این عدد به یک نزدیک شود, غیر استوکیومتری بالا می رود(البته به میزان پر شدن حفره ها هم ربط داده اند).
8. نسبت شعاع میهمان به حفره می تواند نشان گری برای تعیین ساختار باشد و ساختار هیدرات تعیین کننده فشار و دمای تعادلی .
9. در اغلب مطالعات , مخلوط دو گاز کمکی متان و نیتروژن به کار برده می شوند . متان به این خاطر که عمده ترین گاز تشکیل دهنده هیدرات در سیالات مخازن است. نیتروژن نیز به این دلیل انتخاب می شود که در فشارهای بالا و دماهای پایین تر (به طور قابل توجه) , در مقایسه با متان , تشکیل هیدرات داده و در دامنه وسیعی از مدل ریاضی صدق می کند.
10. هیچ کدام از ساختارهای هیدرات بدون وجود گاز میهمان به وجود نمی ایند و پایداری لازم را ندارند. یعنی این ملکولهای گازی هستند که پایداری لازم را به شبکه کریستالی هیدرات می دهند.از طرف دیگر برای تشکیل شبکه هیدرات لزوم ندارد که همه حفره های یک ساختار را پر کند.
11. تعیین ساختار هیدرات تشکیل شده , کار راحتی می باشد و فقط تابع اندازه ملکولهای گاز می باشد . مثلا CH4,C2H6 هر دو ساختار I را به وجود می اورند هر چند اتان فقط می تواند وارد حفره های بزرگ این ساختار شود و یا C3H8 تشکیل ساختارII را می دهد ولی فقط وارد حفره های بزرگ آن می شود .تعیین نوع ساختار هیدرات برای مخلوط های گازی کار مشکلتری است . مثلا مخلوط گازی متان و پروپان با آب, ساختار IIرا به وجود می آورند , حتی هنگامی که جزء مولی پروپان کمتر از 1% باشد . علت این پدیده این است که ملکول های پروپان بزرگتر از آن است که بتواند وارد حفره های بزرگ یا کوچک ساختار I شود.در حالی که متان می تواند درون حفره های کوچک ساختار II جای گرفته و به این ترتیب آن را پایدارتر از هیدرات حاصل از پروپان خالص و آب سازد. در نتیجه اغلب گازهای طبیعی تشکیل ساختار II هیدرات می دهند, چون اغلب مخازن دارای مقدار کمی پروپان هستند.
تاریخچه فعالیتها در زمینه هیدرات
از جمله فعالیتها در زمینه پیش بینی دمای تشکیل هیدرات, می توان به معادلات ارائه شده همچون معادلات Berg , Motiee, Hammerschmidt ,… و معادله Sloan که معتبرترین معادله در این زمینه است اشاره کرد.
شکل 1 : واحد های کریستالی هیدرات a) I b ) II c )H
ساختارI هیدرات گاز
واحد سلولی ساختار I شامل یک مکعب ˚A 12 می باشد که هر واحد ساختمانی آن از 46 مولکول آب و8 حفره برای مولکولهای گاز(حفره کوچک و بزرگ) تشکیل شده است. 2 حفره کوچک به صورت 12 وجه 5 ضلعی (pantagonaldodecahedron) و 6 حفره بزرگ به صورت 14 وجهی که (tetrakaidecahedron ) نامیده می شود , زیرا 12 وجه ان 5 ضلعی و 2 وجه دیگر, 6 ضلعی متقابل(روبروی هم) می باشند) شکل2 (.
شکل2:حفره ها در ساختار I هیدرات گاز.
حفره های کوچک تقریبا کروی اند( البته به خاطر هیدروژن های جلو امده بیشتر شبیه قاصدک هستند تا کره) ولی حفره های بزرگ اندکی شلجمی(oblate) هستند (با 14 درصد تغییر از حالت کروی, شبیه بیضی گون شلجمی).
شعاع حفره کوچک در ساختار I برابر ˚A 3.95 و شعاع حفره بزرگ برابر ˚A 4.33 می باشد.قطر آزاد متوسط حفره ها ( حد بالایی هر حفره برای یک میهمان) بنا به پیشنهادDavidson با کم کردن قطر واندروالسی ملکول آب (A˚2.8 ) از قطر حفره بدست می اید.با این حساب قطر آزاد متوسط حفره های کوچک A˚5.1 وحفره های بزرگ ˚A 5.8 خواهد شد.
ساختار II هیدرات گاز
واحد سلولی ساختار II شامل یک مکعب ˚A 17.3 می باشد که هر واحد ساختمانی آن از 136 ملکول آب و 24 حفره برای ملکولهای گاز(حفره کوچک و بزرگ) تشکیل شده است. 16 حفره کوچک به صورت 12 وجه پنج ضلعی کج (distorted ) می باشدو 8 حفره شانزده وجهی که hexakaidecahedron نامیده می شود . که شامل 4 وجه شش ضلعی و 12 وجه پنج ضلعی می باشد (شکل3 ).
شکل3 : حفره ها در ساختار II هیدرات گاز
حفره های اخیر تقریبا کروی اند.قطر آزاد متوسط حفره های کوچک ˚A 5 وحفره های بزرگ,˚A 6.7 است.
ساختارH هیدرات گاز
واحد سلولی ساختار H شامل یک شبکه شش وجهی (hexagonal ) با پارامترهای A˚ 12.26 = a و ˚A 10.17 =c هست که هر واحد ساختمانی ان از 34 ملکول آب و 6 حفره برای ملکولهای گاز(حفره کوچک, متوسط و بزرگ) تشکیل شده است.3 حفره کوچک(12 وجه پنج ضلعی) که ساختارهای قبلی نیز آنرا دارا می باشد. و یک حفره بزرگ (12 وجه پنج ضلعی و8 وجه شش ضلعی ) که Icosahedron نامیده می شود. و دو حفره با اندازه متوسط و کمی بزرگتر از حفره کوچک که یک 12 وجهی (3 وجه مربع ,6 وجه پنج ضلعی و3 وجه شش ضلعی ) است (شکل 4 ).
شکل4 : حفره ها در ساختار H هیدرات گاز.
شعاع حفره کوچک , ˚A 3.91, شعاع حفره متوسط , ˚A 4.06 و شعاع حفره بزرگ ˚A 5.71 می باشد, که می تواند ملکولهایی در محدوده A˚8.6- 7.5 (قطر موثر) را در خود جای دهد این ساختار هیدرات , یک هیدرات دوگانه است که شبکه کریستالی آن با دو نوع ملکول تثبیت و پایدار می شود. ملکولهای کوچکی مثل متان یا سولفید ها می توا نند وارد حفره های کوچک شده و ملکولهای بزرگتر از˚A7.4 مثل نئوهگزان , سیکلوهگزان , متیل بوتان ها و... وارد حفره بزرگ آن می شوند. بر خلاف ساختار II و I هیدرات که با اشغال شدن یک نوع حفره کوچک یا بزرگ با یک نوع گاز(هیدرات ساده) تشکیل می شود , در ساختار H حتما باید دو نوع ملکول گاز (کوچک و بزرگ) برای حفره های کوچک و بزرگ باشند ( هیدرات دو گانه). بطور خلاصه راجع به ساختار های هیدرات گاز می توان گفت:
1.ملکولهای خیلی کوچک مثل هلیم , هیدروژن و نئون (Deff<3A˚) کوچکتر از آن هستند که در حفره های هیدرات به دام بیافتند.در واقع قادر به پایدار ساختن هیچ کدام از حفره ها نیستند و از موانع حاصل از پیوند هیدروژنی عبور می کنند در نتیجه تشکیل هیدرات نمی دهند.
2.ملکولهایی مثل Ar,Kr,N2,O2 که Deff<4.2A˚>3A˚ است , تشکیل ساختار II می دهند(تا سال 1983 این مواد را تشکیل دهنده های ساختار I می دانستند البته در مورد ساختار هنوز هم بحث وجود دارد).
3.ملکولهای کمی بزرگتر مثل C2H6, C2H4, H2S, CO2,CH4 هیدرات I تشکیل می دهند ( هر چهار متان فقط در حفره های بزرگ این ساختار قرار می گیرد).
4.ملکولهای بزرگتراز سازنده ساختار I مثل C3H8,C3H6,i-C4H10 تشکیل ساختار II هیدرات را می دهند (ملکول n-C4H10 امکان تشکیل هیدرات ساده را ندارد, بلکه نیاز به گازهای برای پر کردن حفره های کوچک وپایداری شبکه دارد).
5. پر شدن حفره ها در ساختار II,I هیدرات بیشتر وابسته به اندازه ملکول میهمان است , در صورتی که در ساختار H , شکل (shape ) ملکول گازی نیز موثر است.
6.قبل از کشف ساختار H هیدرات , نرمال بوتان سنگین ترین گاز تشکیل دهنده هیدرات به شمار می رفت.
به هر حال ثابت شد که ملکولهای سنگین تری مثل ایزوپنتان , متیل بوتان ها, سیکلو هگزان , ... می توانند با حضور گازهای کمکی تشکیل هیدرات دهند(تشکیل دهنده های سنگین هیدرات).
7.غیر استوکیومتری بودن هیدرات مربوط به نسبت قطر ملکول میهمان به قطرآزاد حفره است.هر چه این عدد به یک نزدیک شود, غیر استوکیومتری بالا می رود(البته به میزان پر شدن حفره ها هم ربط داده اند).
8. نسبت شعاع میهمان به حفره می تواند نشان گری برای تعیین ساختار باشد و ساختار هیدرات تعیین کننده فشار و دمای تعادلی .
9. در اغلب مطالعات , مخلوط دو گاز کمکی متان و نیتروژن به کار برده می شوند . متان به این خاطر که عمده ترین گاز تشکیل دهنده هیدرات در سیالات مخازن است. نیتروژن نیز به این دلیل انتخاب می شود که در فشارهای بالا و دماهای پایین تر (به طور قابل توجه) , در مقایسه با متان , تشکیل هیدرات داده و در دامنه وسیعی از مدل ریاضی صدق می کند.
10. هیچ کدام از ساختارهای هیدرات بدون وجود گاز میهمان به وجود نمی ایند و پایداری لازم را ندارند. یعنی این ملکولهای گازی هستند که پایداری لازم را به شبکه کریستالی هیدرات می دهند.از طرف دیگر برای تشکیل شبکه هیدرات لزوم ندارد که همه حفره های یک ساختار را پر کند.
11. تعیین ساختار هیدرات تشکیل شده , کار راحتی می باشد و فقط تابع اندازه ملکولهای گاز می باشد . مثلا CH4,C2H6 هر دو ساختار I را به وجود می اورند هر چند اتان فقط می تواند وارد حفره های بزرگ این ساختار شود و یا C3H8 تشکیل ساختارII را می دهد ولی فقط وارد حفره های بزرگ آن می شود .تعیین نوع ساختار هیدرات برای مخلوط های گازی کار مشکلتری است . مثلا مخلوط گازی متان و پروپان با آب, ساختار IIرا به وجود می آورند , حتی هنگامی که جزء مولی پروپان کمتر از 1% باشد . علت این پدیده این است که ملکول های پروپان بزرگتر از آن است که بتواند وارد حفره های بزرگ یا کوچک ساختار I شود.در حالی که متان می تواند درون حفره های کوچک ساختار II جای گرفته و به این ترتیب آن را پایدارتر از هیدرات حاصل از پروپان خالص و آب سازد. در نتیجه اغلب گازهای طبیعی تشکیل ساختار II هیدرات می دهند, چون اغلب مخازن دارای مقدار کمی پروپان هستند.
تاریخچه فعالیتها در زمینه هیدرات
از جمله فعالیتها در زمینه پیش بینی دمای تشکیل هیدرات, می توان به معادلات ارائه شده همچون معادلات Berg , Motiee, Hammerschmidt ,… و معادله Sloan که معتبرترین معادله در این زمینه است اشاره کرد.
moradipour_f
عضو جدید
چگونه مي تونيم پي به احتمال تشكيل هيدرات ببريم؟ در صورتي كه سيال ما تركيبي از ايزوبوتان و ايزوبوتن باشه و مقدار كمي در حدود 3-5 درصد پروپان و يه مقدار جزئي آب هم داشته باشه و البته دماي پائين رو هم در فرايند داشته باشيم چطوري مي تونيم شرايط يا نقاط احتمالي تشكيل هيدرات رو شناسايي كنيم؟
سوال بعدي:
هيدرات گازي توده سختي رو تشكيل مي ده كه ممكنه باعث گرفتگي لاين بشه يا كريستالهاي اون به شكل ژله ايي جمع مي شن؟
سوال بعدي:
هيدرات گازي توده سختي رو تشكيل مي ده كه ممكنه باعث گرفتگي لاين بشه يا كريستالهاي اون به شكل ژله ايي جمع مي شن؟
hormozdi
عضو جدید
1- چون گازی با ترکیب دلخواه دارید، بهترین روش برای پی بردن به شرایط ونقاط تشکیل هیدرات استفاده از نرم افزاری مانند Hysys می باشد. با تعریف یک جریان در این نرم افزار، شما می توانید نمودار فازی مربوط به آن را رسم کنید. در این نمودار، نمودار هیدرات هم قابل مشاهده است.
2- هیدرات جامد است و تشکیل یک توده سخت می دهد.
2- هیدرات جامد است و تشکیل یک توده سخت می دهد.
moradipour_f
عضو جدید
ممنون از جوابتون من نمي دونستم تو hysys چنين امكاني هست
فقط الان يه سوال برام پيش اومد الان در نمودار p-t يه منحني دارم كه نمي دونم چه جوري بايد تعبيرش كنم مثلا روي نمودار p-t منطقه بخار و دو فازي و مايع رو مي تونيم ببينيم ولي نمي دونم تحليل منحني hydrate روي اين نمودار چه جوريه؟ از طرف ديگه در همون جايي كه گزينهhydrate رو هم فعال كردم تا منحني اونو هم برام بكشه يه منو آبشاري زيرشه كه 4 تا گزينه داره از جمله assume free water , ..., vapor only model كه با انتخاب سه تاي اول شكل منحني يكسانه و لي مورد آخري شكلش فرق داره ممنون ميشم اگر اطلاعاتي در اين زمينه داريد راهنمائيم كنيد.
hormozdi
عضو جدید
از منوی Tools ، گزینه Utilities را انتخاب کنید. از منوی باز شده Envelope Utility را انتخاب و دکمه Add Utility را می زنیم. در صفحه موجود در سربرگ Design ، با Select Stream جریان تعریف شده از قبل با ترکیب درصد دلخواه را انتخاب می کنیم. وضعیت OK و نوار وضعیت سبز رنگ خواهد شد. به سربرگ Performance می رویم و در سمت راست صفحه، گزینه Hydrate را فعال می نماییم. نمودار مربوطه ظاهر خواهد شد.
moradipour_f
عضو جدید
خب منم همين مسير رو رفتم . سوالم مربوط به بعد از اين مي شه!
hormozdi
عضو جدید
مسلما ناحیه تشکیل هیدرات خارج از محدوده دو فازی می باشد، چون پیش از تشکیل هیدرات، باید هیدروکربن مایع وجود داشته باشد.
درضمن من تابحال با منوی آبشاری که شما ذکر کردید برخورد نکرده ام.
Niima
-
اتفاقا خط هیدرات دقیقا وسط ناحیه دوفازی میفته
کار مواد جلوگیری از تشلیک هیدرات هم کشوندن خط dew point line به سمت راست است تا جایی که خط هیدرات خارج از منحنی دوفازی قرار بگیره
ولی سوال دوست عزیزمون اینه که مثلا اگه از تهران تا تبریز خط لوله انتقال گاز رو داشته باشیم از کجا باید فهمید که در کدوم نقطه هیدرات میتونه تشکیل شه و دلیلش چیه
آخرین ویرایش:
hormozdi
عضو جدید
تایید می شود. اشتباه لپی بود!
هیدرات در خط لوله معمولا در نقاط انتهایی خط لوله که فشار به مراتب پایین تر است، بویژه در نقاطی که بدلیل مسیر خاص حرکت لوله، "افت فشار ناگهانی" یا "شوک فشاری" داریم بوجود می آید. همیشه بعد از بوقوع پیوستن پدیده هیدرات که موجب ایجاد افت فشار ناگهانی در مصرف کنندگان می شود، پی به وجود آن می برند!!
Niima
-
درسته
تنها کاری که میشه واسه پیشگیری از تشکیل هیدرات کرد افزودن مواد جلوگیری کننده و تنظیم نقطه شبنم گاز با توجه به مقصد نهایی خط لوله
میزان آب موجود در گاز خیلی مهمه
moradipour_f
عضو جدید
ممنون از همه دوستان
مواد پيشگيري از تشكيل هيدرات رو مي شناسيد؟
Niima
-
TEG یا تری اتیلن گلایکول و متانول
ضمنا متانول هم به عنوان بهترین ماده برای جلوگیری از تشکیل هیدرات شناخته شده
اینم یه عکس از هیدرات در حال سوختن :
اشکان فروتن
مدیر بازنشسته
بعد این آقاهه ، دستش نمیسوزه ؟TEG یا تری اتیلن گلایکول و متانول
ضمنا متانول هم به عنوان بهترین ماده برای جلوگیری از تشکیل هیدرات شناخته شده
اینم یه عکس از هیدرات در حال سوختن :
Niima
-
شاید خانم باشه !
ولی خوب هیدرات خنکه . فک کن مثلا یه تیگه یخ تو دستته ولی یکم گرمتر
بالاش آتیش گرفته
medipetro2006
عضو جدید
سلام مهندسین عزیز
کسی مکانیزم تشکیل هیدرات های گازی را به طور کامل میدونه
درمورد استفاده مجدد از هیدرات های گازی چطور اطلاعاتی دارید
کسی مکانیزم تشکیل هیدرات های گازی را به طور کامل میدونه
درمورد استفاده مجدد از هیدرات های گازی چطور اطلاعاتی دارید
medipetro2006
عضو جدید
Niima
-
مکانیسمش تقریبا مثل تشکیل یخهسلام مهندسین عزیز
کسی مکانیزم تشکیل هیدرات های گازی را به طور کامل میدونه
درمورد استفاده مجدد از هیدرات های گازی چطور اطلاعاتی دارید
وقتی فشار ناگهان کم میشه (دماهم پایین باشه کمک میکنه بهش) و آب هم در سیستم وجود داره ، مولکولهای آب شروع به انجماد میکنند در همین حین مولکولهای هیدروکربن سبک در بین مولکولهای آب به دام میفتند و ترکیبی از آب و هیدروکربن آلی خواهیم داشت که کمی به یخ شبیهه . ساختار چند وجهی تشکیل میده که بستگی به مولکول هیدروکربن داره . شکل ساختارش اینجا هست .
میگردم اگه پیدا کردم توی بخش عکسهای مهندسی شیمی میذارم واستون
hamidkareshki
عضو جدید
مکانیسمش تقریبا مثل تشکیل یخه
وقتی فشار ناگهان کم میشه (دماهم پایین باشه کمک میکنه بهش) و آب هم در سیستم وجود داره ، مولکولهای آب شروع به انجماد میکنند در همین حین مولکولهای هیدروکربن سبک در بین مولکولهای آب به دام میفتند و ترکیبی از آب و هیدروکربن آلی خواهیم داشت که کمی به یخ شبیهه . ساختار چند وجهی تشکیل میده که بستگی به مولکول هیدروکربن داره . شکل ساختارش اینجا هست .
میگردم اگه پیدا کردم توی بخش عکسهای مهندسی شیمی میذارم واستون
راستش من در مورد لوله های گاز نمی دونم. اما در حالت عمومی هیدرات تو فشارای بالا تولید می شه درسته؟ مثلا فشارای 500 تا 700 پوند(حدود 40 بار) اگه دما بره بالاتر شرایط وخیمتر هم می شه.
پس چطوری که تو لوله های گاز در اثر افت فشار هیدرات تشکیل می شه؟
کتاب John j Carroll صفحه 33 و 32 رو نگاه کنید.
Niima
-
هم فشار زیاد(مثل خطوط لوله انتقال گاز سر چاه) و هم افت فشار ناگهانی مث خطوط لوله انتقال گاز بین شهری که بنا به دلایلی فشار کم میشه ..
دما باید کم بشه نه زیاد
مثلا اگه از جنوب خط لوله به سمت تبریز بره ، اونجا امکان تشکیل هیدارتش خیلی زیاده
hamidkareshki
عضو جدید
ممنون از راهنماییتون
البته منظوره من از شرایط وخیمتر اینه که وقتی دما بره بالاتر برای تشکیل هیدرات به فشار بیشتری نیاز داریم.
مثلا برای تشکیل هیدرات متان داریم:
دما 40 فارنهایت فشار 600 پوند (40.8 بار)
دما 50 فارنهایت فشار 1000 پوند (68 بار)
دما 60 فارنهایت فشار 2000 پوند (136 بار)
hamidkareshki
عضو جدید
جداسازی هیدرات
جداسازی هیدرات
کسی می دونه وقتی در راکتور یا ظرف تولید هیدرات (به هدف حمل گاز ) هیدرات تشکیل می شه به چه روشی جداسازی می شه؟
فرایندش جداسازی جامد مایع هست.اما با چه دستگاهی؟ فییلتر؟ سانتریفیوژ ؟ یا چیز دیگه؟
جداسازی هیدرات
کسی می دونه وقتی در راکتور یا ظرف تولید هیدرات (به هدف حمل گاز ) هیدرات تشکیل می شه به چه روشی جداسازی می شه؟
فرایندش جداسازی جامد مایع هست.اما با چه دستگاهی؟ فییلتر؟ سانتریفیوژ ؟ یا چیز دیگه؟
hamidkareshki
عضو جدید
می خوایم هیدرات رو از دست ندیم!
مرحله ی تولید هیدرات.بعد این هیدرات رو با کشتی حمل می کنند و بعد در مقصد از گازش استفاده می کنند.
هيدراتهاي گازي داراي شبكهاي كريستالي ميباشند كه از پيوستن مولكول گازهاي سبك به عنوان مهمان و
مولكولهاي آب به عنوان ميزبان تحت شرايط مناسبي از دما و فشار بوجود ميآيند. مولكولهاي ميزبان در اثر پيوند
هيدروژني ساختماني سه بعدي را پديد ميآورند كه داراي حفرههائي براي اقامت مولكولهاي مهمان ميباشند. ساختمان هيدرات در اثر نيروهاي متقابل فيزيكي بين مولكولهاي گازهاي محبوس شده و مولكولهاي آب پايدار ميشود.
به دليل توانائي هيدراتهاي گازي جهت انتقال گاز و هم چنين منابع عظيم هيدروكربني به صورت هيدرات موجود
, در دو دهه اخير مطالعاتي در زمينه سينتيك تشكيل و تجزيه هيدراتهاي گازي انجام شده است. در طبيعت فرآيند تشكيل هيدرات شبيه به فرآيند تبلور ميباشد و به دو قسمت هسته سازي و رشد تقسيم ميشود. در مورد هسته سازي در هسته سازي, طبيعت دقيق و ساز و كار (مكانيزم) تشكيل آن هنوز به درستي شناخته شده نيست فرآيند تشكيل هيدرات يك پديده كاملاً تصادفي ميباشد. اطلاعات موجود در زمينه هسته سازي در فرآيند تشكيل هيدرات در حال حاضر از نوع ماكروسكوپي ميباشند و از لحاظ آزمايشگاهي چيز زيادي درباره هسته اي زير بحراني در محلول شناخته شده نيست.
مولكولهاي آب به عنوان ميزبان تحت شرايط مناسبي از دما و فشار بوجود ميآيند. مولكولهاي ميزبان در اثر پيوند
هيدروژني ساختماني سه بعدي را پديد ميآورند كه داراي حفرههائي براي اقامت مولكولهاي مهمان ميباشند. ساختمان هيدرات در اثر نيروهاي متقابل فيزيكي بين مولكولهاي گازهاي محبوس شده و مولكولهاي آب پايدار ميشود.
به دليل توانائي هيدراتهاي گازي جهت انتقال گاز و هم چنين منابع عظيم هيدروكربني به صورت هيدرات موجود
, در دو دهه اخير مطالعاتي در زمينه سينتيك تشكيل و تجزيه هيدراتهاي گازي انجام شده است. در طبيعت فرآيند تشكيل هيدرات شبيه به فرآيند تبلور ميباشد و به دو قسمت هسته سازي و رشد تقسيم ميشود. در مورد هسته سازي در هسته سازي, طبيعت دقيق و ساز و كار (مكانيزم) تشكيل آن هنوز به درستي شناخته شده نيست فرآيند تشكيل هيدرات يك پديده كاملاً تصادفي ميباشد. اطلاعات موجود در زمينه هسته سازي در فرآيند تشكيل هيدرات در حال حاضر از نوع ماكروسكوپي ميباشند و از لحاظ آزمايشگاهي چيز زيادي درباره هسته اي زير بحراني در محلول شناخته شده نيست.
Niima
-
آها ببشخيد
سوالت رو درست متوجه نشدم
منظورت اينه كه هيدراتي كه توليد ميشه چجوري ميره به قسمت بارگيري و انتقال ....
جواي اينو نميدونم ولي از اونجا كه ساختارش شبيه به يخه و حتي فرايند توليدشم مث يخه ، بايد شبيه فرايند توليد و انتقال يخ باشه !
شايد يكم جوابم مسخره و خنده دار باشه ولي ميتونه تا حدودي سر نخ باشه !
hamidkareshki
عضو جدید
شایدم من بد مطرح کردم.آها ببشخيد
سوالت رو درست متوجه نشدم
منظورت اينه كه هيدراتي كه توليد ميشه چجوري ميره به قسمت بارگيري و انتقال ....
جواي اينو نميدونم ولي از اونجا كه ساختارش شبيه به يخه و حتي فرايند توليدشم مث يخه ، بايد شبيه فرايند توليد و انتقال يخ باشه !
شايد يكم جوابم مسخره و خنده دار باشه ولي ميتونه تا حدودي سر نخ باشه !
درسته.خیلی شبیه یخه.
وقتی هیدرات تشکیل می شه هیدرات و آب 2 فازی هستند تقریبا 50% آب و 50% هیدرات موجوده.
حالا می خوایم این هیدرات رو از آب جدا کنیم .
شرایط موجود:
دانسیته هیدرات خیلی به آب نزدیکه.
مخلوط حاوی 50% آب و 50% هیدرات
فشار حدود 600 پوند ( 40.8 بار)
دما حدود40 درجه فارنهایت
می خوایم این مخلوط رو جدا کنیم . اصلا کاری نداشته باشیم که چه فرایندی واقعا درسته .
به عنوان یک مهندس شیمی به نظر شما و دیگر دوستان چطوری می شه این مخلوطو جدا کرد.یعنی اگر فقط شما تصمیم گیرنده بودی چکار می کردی؟
من که خیلی فکر کردم چند تا چیزم به ذهنم رسیده اما شاید ایده های خیلی بهتری باشه
Similar threads
Similar threads
-
پیشگیری از هیدرات گازی در خطوط گاز توسط عوامل بازدارنده سینتیکی- شروع شده توسط bera
- پاسخ ها: 0
-
بررسی انتقال گازطبیعی به صورت هیدرات وبرآوردشرایط عملیاتی بازئولیتHZSM5 در فرایند فیشر-تروپش- شروع شده توسط mehrdad.k.r
- پاسخ ها: 0
-
-
-