Гідрат метану

З пляцоўкі Вікіпедыя.
Перайсці да: рух, знайсці
Burning hydrate inlay US Office Naval Research.jpg

Гідрат метану - супрамалекулярнае злучэнне метану з вадой, устойлівы пры нізкіх тэмпературах і падвышаных цісках, найболей шырока распаўсюджаны ў прыродзе газавы гідрат.

У 40-я гады савецкія навукоўцы выказваюць гіпотэзу пра наяўнасць пакладаў газавых гідратаў у зоне вечнай мерзлаты. У 60-я гады яны ж выяўляюць першыя радовішчы газавых гідратаў на поўначы СССР. З гэтага моманту газавыя гідраты пачынаюць разглядацца як патэнцыйная крыніца паліва. Паступова высвятляецца іх шырокі распаўсюд у акіянах і нестабільнасць пры падвышэнні тэмпературы. Таму цяпер прыродныя газавыя гідраты прыцягваюць асаблівую ўвагу як магчымая крыніца выкапнёвага паліва, а таксама адзін з чыннікаў змены клімату.

Уласцівасці гідратаў[правіць | правіць зыходнік]

Газавыя гідраты знешне нагадваюць спрасаваны снег, могуць гарэць, лёгка распадаюцца на ваду і газ пры падвышэнні тэмпературы. Дзякуючы сваёй клатратнай структуры газавы гідрат аб'ёмам 1 см2 можа ўтрымоўваць да 160-180 см2 чыстага газу.

Гідрат метану ў прыродзе[правіць | правіць зыходнік]

Большасць прыродных газаў (CH4, C2H6, C3H8, CO2, N2, H2S, ізабутан, і да т.п.) утвараюць гідраты, якія існуюць пры вызначаных тэрмабарычных умовах. Месца іх існавання - паблізу марскіх дновых асадкаў і месц залягання шматгадовамерзлых парод. Пераважнымі прыроднымі газавымі гідратамі з'яўляюцца гідраты метану і дыяксід вугляроду.

Фазавая дыяграма і поле ўстойлівасці гідрату метану ў морах і на кантынентах. У моры дыяпазон устойлівасці гідрату метану вызначаецца тэмпературай вады ў прыдновым пласце і геатэрмічным градыентам. Тэмпература вады ля дна ў паўночных морах складае +4 °C. Ніжэй, у ападкавых пародах, ён нарастае ў адпаведнасці з геатэрмічным градыентам, і пры нейкай тэмпературы гідрат метану становіцца няўстойлівы і распадаецца на ваду і метан. Аналагічны малюнак назіраецца на кантынентах, але глыбіня распаду гідратаў на іх залежыць ад глыбіні развіцця вечнай мерзлаты.

Распаўсюд гідрату метану ў морах
Распаўсюд гідрату метану ў морах і на кантынентах.

Як вынікае з фазавай дыяграмы гідрату метану, для яго ўтварэння патрабуюцца нізкія тэмпературы і адносна высокі ціск, і чым больш ціск, тым вышэй тэмпература, пры якой гідрат метану ўстойлівы. Так, пры 0 °C ён стабільны пры ціску парадку 25 бар і вышэй. Такі ціск дасягаецца, напрыклад, у акіяне на глыбіні каля 250 м. Пры атмасферным ціску для ўстойлівасці гідрату метану патрэбна тэмпература каля -80 °C. Аднак, метангідраты ўсё ж могуць даволі доўга існаваць ва ўмовах нізкіх ціскаў і пры больш высокай тэмпературы, але абавязкова адмоўнай - у гэтым выпадку яны знаходзяцца ў метастабільным стане, іх існаванне забяспечвае эфект самакансервацыі - пры раскладанні метангідраты пакрываюцца ледзяной скарынкай, што мяшае далейшаму раскладанню.

Пры павелічэнні магутнасці ападкаў у моры, ці памяншэнні магутнасці мерзлаты, гідрат метану распадзецца, і на невялікай глыбіні ўтворыцца газавы рэзервуар, з якога газ можа прабіцца на паверхню. Такія выбухі сапраўды назіраюцца ў тундры і часам у морах.

Катастрафічны распад гідрату метану лічыцца чыннікам Позне-палеацэнавага тэрмальнага максімуму, геалагічнай падзеі, на мяжы палеацэну і эацэну, які выклікаў выміранне шматлікіх тыпаў жывёл, змену клімату і седыментацыю.

Працэс прарыву метану з марскіх пакладаў газавых гідратаў быў выкарыстаны для тлумачэння знікнення караблёў у Бярмудскім трывугольніку і некаторых іншых месцах. Справа ў тым, што пры ўздыме метану да паверхні вада насычаецца бурбалкамі газу і шчыльнасць сумесі рэзка змяншаецца. У выніку карабель губляе плавучасць і тоне.

Падчас здабычы газу гідраты могуць утварацца ў ствалах свідравін, прамысловых камунікацыях і магістральных газаправодах. Адкладаючыся на сценках труб, гідраты рэзка памяншаюць іх прапускную здольнасць. Для барацьбы з утварэннем гідратаў на газавых здабычах уводзяць у свідравіны і трубаправоды розныя інгібітары (метылавы спірт, гліколі, 30%-ны раствор CaCl2), а таксама падтрымліваюць тэмпературу струменя газу вышэй тэмпературы гідратаўтварэння з дапамогай падагравальнікаў, цеплаізаляцыяй трубаправодаў і падборам рэжыму эксплуатацыі, які забяспечвае максімальную тэмпературу газавага струменя. Для папярэджання гідратаўтварэння ў магістральных газаправодах найболей эфектыўная газаасушка - ачыстка газу ад пары вады.

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]