Файл: Макогон, Ю. Ф. Гидраты природных газов.pdf

уравнений, т. е. термодинамическим условиям существования ги­ драта газа данного состава.

Задача решается аналитическим путем последовательного подбора искомой величины температуры или давления с использованием ЭВМ илн графически.

Данный способ обладает тем преимуществом, что ои учитывает изменепие состава как свободной газовой фазы, так и гидрата в за­ висимости от давления и температуры, однако и здесь не учитывается влияние компонентов в смеси газов, более тяжелых, чем С4.

§ 4. Состав гидратов газа

Данные о составе гидрата, получаемого при различных давлениях и температурах, необходимы при проектировании установок разде­ ления газовых смесей, опреснения воды, энергетического исполь­ зования гидрата и т. д.

Состав гидрата отдельного компонента остается практически неизменным в широком диапазоне давлений и температур, меняется лишь молярное соотношение п воды и газа вследствие разной сте­ пени заполнения пустот газом-гидратообразователем, а при полном заполнении пустот величина п остается постоянной.

Состав гидрата, образованного природным газом, представляющим многокомпонентную систему, значительно определяется составом исходного газа, давлением, температурой и условиями образования. Данные о составе гидрата, образуемого смесями газов и факторов, определяющих его изменение, представляют большой теоретический и практический интерес, так как это позволяет проанализировать возможность разделения многокомпонентных газовых смесей путем перевода их через гидратное состояние и решать ряд других важных задач.

Состав гидрата определяется экспериментально — путем отсе­ чения гидрата ртутью или другой нейтральной жидкостью, заме­ щающей жидкую воду и свободный газ, не перешедшие в гидрат, с последующим разложением гидрата, анализом состава газа и опре­ делением количественных соотношений газ — вода.

Экспериментальное определение состава гидрата всегда носит приближенный характер, так как зависит от ряда трудноконтроли­ руемых факторов, основной из которых — полнота замещения ртутьюсвободных воды и газа при образовании гидрата.

Поверхностно-контактный тип роста кристаллогидрата и бар­ ботажно-динамический способ образования гидратов, обычно исполь­ зуемый при исследованиях, исключает монолитность образующегося гидрата, а следовательно, крайне затрудняет осуществление полного вытеснения непрореагировавших воды и газа от гидрата.

Объемно-диффузионный тип образования гидрата изучен крайне

20

в объеме гидрата перейдут в гыдратное состояние. В результате' экспериментальное определение состава гидрата пли молярные соотношения вода — газ, полученные различными авторами, носят приближенный характер и значительно различаются между собой.

Наиболее точные экспериментальные данные по определению состава гидратов могут быть получены при регулируемом статическом выращивании гидратов с контролем изменения состава исходной смеси, давления и температуры процесса.

Современные достижения статистической механики позволяют аналитически определять ряд важных параметров нестехиометри­ ческих клатратов и, следовательно, газовых гидратов, в частности, их состав [6, 27] по составу газа над гидратом. Кратко рассмотрим сущность данного метода.

Метод определения состава газа в твердой фазе по содержанию компонентов в газовой фазе при заданных давлении и температуре основывается на определении парциальных давлений отдельных гидратообразующих компонентов в газовой фазе, а также степени заполнения малых и больших полостей гидрата гидратообразующими компонентами в структурах I и II на основе использования кон­

Зная парциальные давления компонентов в газовой фазе и кон­ станты Лэнгмюра, определяют степень заполнения малых Ѳ(.м п и больших Ѳ,б п полостей гидрата отдельными гидратообразующими: компонентами:

Найдя степень заполнения малых и больших полостей гидрата отдельными гидратообразующими компонентами, рассчитывают от­ носительное содержание их в гидрате.

Для гидрата структуры I будем иметь:

21

По рассматриваемой методике были определены составы газа в гидратном состоянии для условий Оренбургского месторождения, когда свободный газ в присводовой части залежи содержит около

= 100 кгс/см2, t = 19° С = 30? С, р = 210 кгс/см2

22