Нуклеация газовых гидратов в растворах кинетических промоторов гидратообразования

Известно, что природный газ широко используется как энергоноситель в энергетике, а также в качестве сырья для крупнотоннажной химии. Сжигание природного газа приводит к относительно малыми (по сравнению с нефтепродуктами и углем) выбросами диоксида углерода в атмосферу, что делает его использование environmentally friendly. Традиционно транспортировка и хранение природного газа производится в виде сжатого газа (в танках либо перекачкой по трубопроводам), либо сжиженного газа. В настоящее время в качестве альтернативы этим методам рассматривается транспортировка и хранение газа в виде газового гидрата. Данный метод имеет наибольшие перспективы в случаях, когда удельная плотность газа в хранилище не играет критической роли, в частности для создания систем газоснабжения не подключенных к трубопроводу мелких бытовых и промышленных потребителей, создании стационарных хранилищ газа, а также при разработке малых месторождений. Значительный интерес вызывает, также, разработка газогидратных технологий разделения газовых смесей и хранения холода. Для реализации указанных процессов и методов критически важным является разработка способов быстрого получения больших объемов гидрата. Целью проекта является познание фундаментальных закономерностей влияния растворенных в воде ПАВ, а также ди- и поликарбоновых кислот, на процессы нуклеации газовых гидратов метана и углекислого газа. Цель исследований - осознанное управление процессами нуклеации в создаваемых в настоящее время газогидратных технологиях хранения газов и разделения газовых смесей. Нуклеация представляет собой начальную стадию образования гидратов, когда в системе газ – вода (или более сложной) образуются мельчайшие, но способные к дальнейшему росту, кристаллы гидратов. Возможность управления этой стадией процесса гидратообразования является одним из ключевых для разработки методов стимулирования образования газовых гидратов. Действительно, ускорение процесса гидратообразования при крупномасштабном получении гидратов обычно достигается за счет интенсификации тепло- и массопереноса. Хорошим дополнением здесь может быть интенсификация процессов нуклеации, что как минимум обеспечит увеличение количества центров роста и, соответственно, ускорение процесса образования гидратов. Таким образом, поиск способов стимулирования нуклеации также представляет собой актуальную научную задачу, имеющую хорошие перспективы для выхода на практические приложения. Если брать более широко, накопление фундаментальных знаний о нуклеации гидратов в перспективе позволит развивать не только методы стимулирования, но и методы предотвращения нежелательного гидратообразования. Такое воздействие может осуществляться как за счет адсорбции растворенных компонентов на поверхности самих гидратных зародышей (предотвращение их роста), так и за счет активирования/дезактивирования активных центров. Информация о природе молекул, способных оказывать требуемое действие на процессы нуклеации может стать основой, например, для направленного создания ингибиторов гидратообразования, действующих по принципу дезактивации центров нуклеации гидратов. Поэтому, результаты планирующихся исследований будут полезны не только для стимулирования гидратообразования, но и для разработки новых методов борьбы с образованием газовых гидратов при добыче нефти и газа (осознанное и целенаправленное создание новых кинетических ингибиторов гидратообразования). Сказанное выше указывает на актуальность и потенциальную практическую значимость предлагаемых в рамках проекта исследований.