Газавыя гідраты

Гідра́ты прыро́дных га́заў - газавыя гідраты ці клатраты - крышталічныя злучэнні, якія ўтвараюцца пры вызначаных тэрмабарычных умовах з вады і газу. Назва "клатраты", ад лацінскага "clathratus", што значыць "саджаць у клетку", было дадзена Паўэлам у 1948. Гідраты газу належаць да нестэхіяметрычных злучэнняў, гэта значыць злучэнняў зменнага складу. Упершыню гідраты газаў (сярністага газу і хлору) назіралі яшчэ пад канец XVIII стагоддзя Дж. Прыстлі, Б. Пелецье і В. Карстэн.

Упершыню газавыя гідраты былі апісаны Г. Дэві ў 1810 годзе. Да 1888 года П. Вілар атрымлівае гідраты CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂, і N₂O.

У 1940-я гады савецкія навукоўцы выказваюць гіпотэзу пра наяўнасць пакладаў газавых гідратаў у зоне вечнай мерзлаты. У 1960-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. Цяпер прыродныя газавыя гідраты прыцягваюць адмысловую ўвагу як магчымая крыніца выкапнёвага паліва, а таксама адзін з чыннікаў змены клімату.

Уласцівасці гідратаў

Газавыя гідраты знешне нагадваюць спрасаваны снег. Яны часта маюць характэрны пах прыроднага газу, і могуць гарэць. Дзякуючы сваёй клатратнай структуры 1 см² газавага гідрату можа ўтрымоўваць да 160-180 см² чыстага газу. Яны лёгка распадаюцца на ваду і газ пры падвышэнні тэмпературы.

Будова гідратаў

У структуры газагідратаў малекулы вады ўтвараюць ажурны каркас (г.зн. рашотку гаспадара), у якой ёсць паражніны. Гэтыя паражніны могуць займаць малекулы газу ("малекулы-госці"). Малекулы газу злучаны з каркасам вады ван-дэр-ваальсаўскімі сувязямі. Цалкам склад газавых гідратаў апісваецца формулай M•n•H₂O, дзе М - малекула газу-гідратаўтваральніка, n - лік малекул вады, якія прыходзяцца на адну ўключаную малекулу газу, прычым n - зменны лік, што залежыць ад тыпу гідратаўтваральніка, ціску і тэмпературы. У наш час вядома прынамсі тры крышталічныя мадыфікацыі газагідратаў: Структура I, Структура II, Структура H.

Газавыя гідраты ў прыродзе

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 - марскія дновыя асадкі і вобласці шматгадовамерзлых парод. Пераважнымі прыроднымі газавымі гідратамі з'яўляюцца гідраты метану і дыяксіду вугляроду.

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.

Ужыванне газавых гідратаў

Газавыя гідраты выкарыстоўваюцца для апраснення марской вады. Таксама іх можна ўжываць для захоўвання высакародных газаў.

Гл. таксама

Спасылкі

Дж. Кэрролл, Гидраты природного газа, пер. с англ., Издательство Технопресс, 2007.- 316с., ил. Архівавана 10 сакавіка 2016. / Дж. Кэрал, Гідраты прыроднага газу, пер. з анг., Выдавецтва Тэхнапрэс, 2007.- 316с., мал.
Пра магчымае разбурэнне часткі сусветных запасаў метанавых газагідратаў і ўліку некаторых зваротных сувязяў пры прагназаванні кліматычных змен Алег Івашчанка
Where are Natural Methane Hydrates Found? Архівавана 16 снежня 2005. (англ.) / Дзе знаходзяцца прыродныя гідраты метану?