CC BY
31
нар 11 :
КЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯК
И
МОСКВА, МГГУ, 31 января - 4 февраля 2000 года
^ В.Н. Королева, 2000
УДК 581:536:622.793.5
В.Н. Королева
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ГАЗОГИДРАТНЫХ
тсуипппгмм
настоящее время при разработке новых технологий все большее внимание уделяется их экологической чистоте. Не исключением являются и газогидратные технологии.
Газовые гидраты - твердые молекулярные соединения газов и воды, образующиеся и существующие в устойчивой форме при определенных давлении и температуре. Они представляют собой твердые растворы (клатраты), в которых молекулы газа заполняют структурные ячейки кристаллической решетки, образованной молекулами воды.
В зависимости от происхождения газовые гидраты разделяют на природные, образующиеся в результате естественных природных процессов в земной коре, и искусственные (техногенные), возникающие как побочный, нежелательный продукт, образующийся при добыче, подготовке,
транспортировке и переработке газов, либо создаваемые искусственно для использования в тех или иных технологических процессах.
Специфические свойства газовых гидратов, а также явления, связанные с процессами их образования или разложения, стали основой для большого числа технологий.
Так, образование газовых
Рис. 1. Технологии, основанные на процессах образования (разложения) газовых гидратов.
ратов происходит с: выделением тература и" давление': процесса определяются газом-гидратообразова-телем. Разложение газовых гидратов происходит с поглощением тепла и выделением газа и воды. Поэтому в качестве объектов газогидратных технологий могут быть: искусственный газовый гидрат, как непосредственный продукт или как промежуточная форма состояния вещества; газ или вода, газ и вода одновременно; тепло, выделяемое при образовании газового гидрата; холод, образующийся при разложении газового гидрата; давление высвобождающихся газов и другие.
Анализ равновесных кривых гидратообразования некоторых распространенных газов на фоне кривых упругости их паров позволяет сделать вывод о том, что при низких давлениях и температурах термодинамически наиболее выгодным является не свободное, а гидратное состояние газов.
Некоторые из возможных технологий, основанных на процессах образования (раз-ложения) газовых гидратов представлены на рис. 1 и 2.
На базе использования свойств поглощения газа при гидратообра-зовании основываются технологии хранения газа, так как в одном объеме гидрата могут содержаться десятки-сотни объемов газа (в одном объеме гидрата метана содержится примерно 170 объемов газа, при этом для хранения метана в газо-гидратном состоянии требуется в 58 раз меньшее давление, чем для хранения его в свободном состоянии, соответственно 2-3 МПа и 16 МПа).
Московским государственным горным университетом проведены исследования по искусственному получению газовых гидратов с использованием в качестве газа-гидратообразователя шахтного метана в приемлемом для технологических процессов диапазоне давлений и температур с целью его утилизации.
Газогидратные технологии опреснения, концентрирования и разделения водных растворов позволяют: опреснять морскую воду, а также минерализованные сточные воды, особенно рассолы химических предприятий с получением опресненной оборотной воды и сухих солей; осуществлять концентрирование тяжелой воды; получать талую, облегченную по дейтерию биологически активную воду.
По газогидратным технологиям можно осуществлять производство пищевых порошков из плодово-ягодно-овощного и растительного сырья.
При использовании низкопотенциального тепла можно осуществлять безмашинную термокомпрессию газов с уменьшением затрат электроэнергии.
Возможность прессовки газовых гидратов позволяет разрабатывать технологии по газогидратной контейнерной транспортировке природного газа, жидкого и сыпучего сырья, конденсата, нефти, газа, угля, руды.
Значительные теплоты фазовых переходов (310-370 кДж/кг гидрата) могут быть использованы в аккумуляторах тепла, холода и массы.
В институте проблем освоения Севера СО РАН и Московском институте нефти и газа им. И.М. Губкина были проведены ряд лабораторных исследований с газовыми гидратами.
Были опробованы газогидратные мембраны, сочетающие в себе свойства молекулярных сит, керамических и полимерных мембран, позволяющие разделять смеси газов, выделять тяжелую воду, опреснять соленую воду на полупроницаемых мембранах, с разделительным слоем из газовых гидратов.
Исследовалось использование газовых гидратов в качестве сорбентов для осушки газов, нефти и нефтепродуктов.
Проведенные эксперименты показали, что образование и разложение газовых гидратов в присутствии ве-
Рис. 2. Технологии, основанные на процессах разложения (образования) газовых гидратов.
ществ, обладающих электронной проводимостью позволяет значительно увеличить выход водорода, по сравнению со способом получения водорода путем разложения воды.
Очистка природного газа от сернистых соединений через газогидратный процесс на экспериментальной установке Ленинградского сельскохозяйственного института дала очень высокую степень очистки - 98%.
Физико-химические свойства газовых гидратов открывают широкую перспективу их использования в различных отраслях народного хозяйства.
Все вышеприведенное свидетельствует о широких возможностях газо-гидратных технологий, особенностью которых является их многофункциональность, т.е. возможность в едином технологическом процессе осуществлять различные действия и получать широкий спектр готовых продуктов, достигая тем самым их высокую эффективность и экологичность.
./ т7
ких на
■X
Королева Валентина Николаевна - доцент, кандидат технических наук, Московский юсуларсжсннмй триый \ минере и км
