Экспериментальное определение коэффициентов распределения при кристаллизации в системе газ - газовый гидрат

• Автор: Козырев, Игорь Витальевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Структура газовых гидратов

1.2. Энергетические аспекты формирования клатратных каркасов газовых гидратов.

1.3. Условия образования газовых гидратов.

1.4. Особенности образования газогидратной фазы.

1.4.1. Механизм зародышеобразования газовых гидратов

1.4.2. Кинетические особенности образования газогидратной фазы

1.5. Термодинамические модели образования газовых гидратов

1.5.1. Теория идеального твердого клатрата

1.5.2. Модель регулярного твердого клатрата.
1.5.3. Параметры, описывающие межмолекулярное взаимодействие в газовом гидрате
1.5.4. Анализ модификаций термодинамических моделей.
1.6. Распределение компонентов газовой смеси между газом и газовым гидратом.
1.6.1. Особенности образования газовых гидратов из многокомпонентной газовой смеси
1.6.2. Расчетные методы определения коэффициента распределения в системе газ газовый гидрат.
1.6.3. Экспериментальные методы определения коэффициента распределения в системе газ газовый гидрат.
Глава 2. Теоретическая часть.
2.1. Определение коэффициента распределения при газогидратной кристаллизации.
2.1.1. Коэффициент распределения при газогидратной кристаллизации.
2.1.2. Материальный баланс процесса газогидратной кристаллизации при статических условиях.
2.1.3. Алгоритм определения коэффициента распределения в системе
газ газовый гидрат.
2.2. Определение параметров потенциала межмолекулярного
взаимодействия в газовом гидрате
2.2.1. Описание взаимодействия гостьхозяин в газовом гидрате.
2.2.2. Методика определения параметров межмолекулярного
взаимодействия в газовом гидрате.
Глава 3. Экспериментальная часть.
3.1. Выбор модельной системы и физикохимические свойства ее компонентов
3.2. Приготовление модельных смесей
3.3. Описание экспериментальной установки
3.4. Методика проведения экспериментов.
3.5. Определение условий установления равновесия в системе газ газовый гидрат.
3.6. Анализ модельной системы
Глава 4. Результаты экспериментов и их обсуждение
4.1. Результаты экспериментального определения коэффициента
распределения в системе газ газовый гидрат
4.2. Определение параметров потенциала межмолекулярного
взаимодействия
Список литературы


Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что в ней впервые предложена методика экспериментального определения значений равновесного коэффициента распределения при кристаллизации в системе газ газовый гидрат. Установлено влияние температуры, концентрации компонентов в газовой фазе, количества воды в системе, времени достижения равновесия на точность определения коэффициентов распределения. Получено аналитическое выражение для описания зависимости коэффициента распределения от концентрации примесного компонента в газовой фазе и доли вещества, перешедшего в газовый гидрат. Предложена методика определения параметров потенциала межмолекулярного взаимодействия в газовом гидрате исходя из экспериментальных значений коэффициента распределения в системе газгазовый гидрат. Практическая значимость состоит в том, что разработан алгоритм расчета коэффициентов распределения в системе газ газовый гидрат и параметров потенциала межмолекулярного взаимодействия в газовом гидрате. ГЛАВА 1. СТРУКТУРА ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ. Газовые гидраты термин введен Дэвидсоным в г. Они являются нестехиомстричсскими соединениями, т. В общем виде состав газовых гидратов описывается формулой МиН, где Ммолекула газагидратообразователя при строго определенных температуре и давлении, гидратное число. Гидратное число является переменной величиной и зависит от природы гидратообразователя, давления и температуры. Способностью образовывать газовые гидраты обладают многие гидрофобные газы и легколетучие органические жидкости, а также некоторые гидрофильные соединения С, ЯОг, ацетон, тетрагидрофуран, окись этилена, взаимодействие которых с водой достаточно слабое и не может препятствовать клатратообразованию. Существуют как индивидуальные гидраты, так и двойные и смешанные, в состав которых входит несколько газов. В настоящее время известно более 0 веществ, способных образовывать газовые гидраты 2, многие из которых находят широкое практическое применение. Они используются в процессах концентрирования тяжелой воды и термокомпрессии газов 3, 4, опреснения и разделения растворов солей 58, применяются для контейнерной транспортировки природного газа и хранения газов в гидратном состоянии 9. Впервые соединения подобного типа наблюдал Дж. Пристли в гт. Он обнаружил лед, который был плотнее насыщенного водного раствора сернистого газа и тонул в нем. Затем, в г. Пелетье и в г. Карстен наблюдали твердый хлор окись мурия , который, как показал Дэви в г. Фарадей . Де ля Рив показал, что наблюдаемый Пристли лед это гидрат состава БОгН2О. Однако, несмотря на то, что газовые гидраты в дальнейшем исследовали такие выдающиеся ученые как Велер, Бертло, Ле Шателье, Розебом, Алексеев, Никитин, Гофман , их природа долгое время не могла быть объяснена в рамках традиционных химических концепций. В г. Никитиным было сделано предположение о том, что газовые гидраты представляют собой твердые растворы . Затем оно было подтверждено независимыми друг от друга исследованиями Штакельберга , Шлейка , Полинга и Клауссена , выполненными рентгеноструктурными методами и кристаллохимическим моделированием. В этих работах была показана клатратная природа газовых гидратов. Клатратные соединения образуются путем включения молекул одного сорта, называемых гостями, в полости кристаллического каркаса, построенного из молекул другого сорта, называемых хозяевами или в полость одной большой молекулыхозяина без образования специфических химических связей , . Первоначально под клатратами понимали только соединения с клеточным типом полостей. Наряду с ним существовал термин соединения включения, введенный Шленком для канальных соединений мочевины и тиомочевины . В настоящее время оба термина синонимы и определяют рассматриваемые соединения независимо от типа полостей. Таким образом, клатратные соединения, и в частности газовые гидраты, являются типичными представителями надмолекулярных образований и объектами супрамолекулярной химии , . Принципиальное отличие клатратов от обычных химических соединений состоит в том, что реагирующие компоненты хозяин и гость являются в общем случае координационнонасыщенными соединениями и взаимодействие между ними осуществляется, как правило, вандерваальсовыми силами.