Midterm hidratın öyrənilmə tarixi

4.Hidratın əmələgəlmə mexanizmi

Qaz hidratlarının yaranma şəraiti tədqiqatçılar tərəfindən yük¬sək təzyiqə davamlı, müşahidə edilmə imkanı olan şəffaf plastik kütlədən hazırlamış şüşəli hidrat kamerində öyrə¬nil¬məyə başlanmışdır. Həcmi 1000 sm3 olan altı baxış üzlü "Ba-tiskaf" ka¬merində 200 kqq/sm2 təzyiqə və 30C-dən kristal¬laş¬ma tem¬pe¬raturuna qədər həddə qaz və su qarışığı ilə təcrübə işləri apa¬rılır. Təcrübələr "su-qaz" və "su-maye qaz" sis¬tem¬lə¬rində kino və foto aparatlarından və xüsusi mik¬ro¬lam¬pa¬lar-dan istifadə edilməklə yerinə yetirilir.

Təcrübələrdə suyun tədricən soyudulma sürəti 0,5S/saat-dan artıq olmamışdır və bununla da kristallaşma istiliyinin ay¬¬¬rılması hesabına temperatur sıçrayışı tamam aradan götü¬rül¬müşdür. Kristalların yaranması və hidrat əmələgəlmə pro¬se¬sinin sürəti statik şəraitdə, qazın su qatından barbotaj edil¬mə¬sində və doymuş su buxarları mühitində dispergirlənmiş ma¬ye-qaz şəraitində öyrənilmişdir. Aparılmış təcrübələrin nə¬ti¬cələrindən aşkar olmuşdur ki, hidratyaranma prosesi aşa¬ğı¬da göstərilən təmas (kontakt) səthlərində başlayır:

- maye su-qaz və maye su-maye qaz təmas səthlərində;

- qaz həcmində kondensə olmuş damcı-örtük su səthində;

- su həcmindən ayrılan qaz qabarcıqları səthində;

- su buxarları ilə doymuş sərbəst qaz həcmində buxarlanan maye qazın damcı-dispers təmas səthində;

- suda həll olmuş qazın molekulalarının adsorbsiya olunan su-metal təmas səthində.

Müxtəlif fərdi qazlarla və qaz qarışıqları ilə aparılan təc¬rübələr göstərir ki, hidratyaranmada kristallaşma sürəti əsasən təzyiqdən və prosesin soyudulma dərəcəsindən asılıdır. Kris¬tal¬laşma mərkəzlərinin əmələ gəlməsindən sonra hidrat-ya¬ran¬ma prosesi genişlənərək "qaz-su" təmas səthini bütünlüklə əha¬tə edir.

Qaz hidratlarının yaranma şəraitinin öyrənilməsi qaz ha¬sili, qazın nəqlə hazırlanması, nəqli, emalı və istifadəsi üzrə texnoloji proseslərinin layihələndirilməsi məsələlərinin həllin¬də çox mühüm əhəmiyyət daşıyır. Hazırda hidratyaranmanın başlanma təzyiqi və temperaturunun müəyyən edilməsi üzrə analitik, qrafoanalitik və eksperimental üsullar mövcuddur. Hid¬ratyaranma prosesinin başlanma şəraitinin təxminən müəy¬¬¬yən edilməsində qrafiki üsuldan istifadə edilir. Şəkil 1-də qaz qarışığının nisbi sıxlığından asılı olaraq hidratya¬ran¬ma prosesinin başlanğıcı üzrə təzyiq və temperatur göstə¬ri¬ci¬lə¬rinin qarşılıqlı asılılıqları göstərilir. Bu qrafiklər H2S qazının iştirak etmədiyi karbohidrogen qaz qarışıqlarına aiddir. Bu qrafik¬lərdən solda və yuxarı tərəfdə yerləşən sahə hidratya¬ran¬manın mövcudluğuna məxsusdur.

Şəkil 1. Müxtəlif sıxlıqlı qazların hidratyaranma şəraiti

Həmin qrafiklərdən sağ və yuxarı tərəfindəki sahə hid¬rat¬yaranmayan həddi göstərir. Təcrübə yolu ilə qurulmuş bu qrafiklərdən məlum olur ki, "qaz-su" sistemində təzyiqin art¬ması ilə hidratyaranma prosesinin temperaturu artır. Nəzərə almaq lazımdır ki, göstərilən qrafiklər su buxarları ilə tam doymuş qazlara aiddir. Belə ki, hidratların mövcud olması üçün qaz qarışığında su buxarlarının parsial təzyiqi hidrat¬ların buxar elastiqiyyəti qabiliyyətindən (təzyiqindən) artıq olm¬a¬lıdır. Qaz qarışığının nəmliyini azaltmaqla onun tərkibindəki su buxarlarının təzyiqi kiçilir və hidratyaranma temperaturu aşağı enir. Hidratyaranmanın təzyiq və temperatur kimi əsas göstəricilərindən əlavə olaraq qaz və qaz-kondensat yataq¬la¬rı¬na məxsus qaz qarışığında müxtəlif qazların (N2, CO2 və H2S) olması bu prosesin termodinamiki şəratini dəyişdirir. Belə ki, CO2 və H2S qazlarının qaz qarışığında iştirakı hidratyaranma prosesini asanlaşdırır. Azot qazının isə qaz qarışığında iştirakı hidratyaranma prosesinin tarazlıq təzyiqini artırır.

Fərdi qazların və ya qaz qarışığının molekulyar kütləsi artdıqca hidartyaranma prosesi eyni sabit temperaturda daha aşağı təzyiqlərdə baş verir.

Karbohidrogen qazlarından: metan, etan, propan, izo¬bu¬tan və n-butan hidratyaradıcı komponentlər sayılır. Lakin hər qaz növü üzrə müəyyən maksimal temperatura mövcuddur ki, bu temperaturdan yüksək temperaturlarda təzyiqin heç bir yük¬sək qiymətində hidratyaranma prosesi baş verməyir. Bu temperatur hidratyaranmanın kritik temperaturu adlanır. Hə¬min temperatura metan qazı üçün 21,5C, etan qazı üçün 14,5C, propan qazı üçün 5,5C, i-butan qaz üçün 2,5S və n-bu¬tan 1C-yə bərabərdir. Aparılmış tədqiqat işləri göstərir ki, qaz sənayesində əsa¬sən qarışıq struktur tipli hidratlara rast gəlinir. Bu halda II struktur tipli hidratların böyük boşluqları propan və izobutan molekulaları ilə, kiçik boşluqları isə təbii qazın kiçik ölçülü molekulaları ilə dolmuş olur.