Гидраты индивидуальных и природных углеводородных газов

Гидрат метана впервые был получен в 1888 г. при максимальной температуре составляющей 21,5 ⁰С. Рассмотрим влияния индивидуальных и природных углеводородных газов на условия образования гидратов.

Как видно из зависимостей приведенных на рисунках 10 и 11 при образовании гидратов смесей СН₄ и С₂Н₆, или, СН₄ и С₃Н₈ добавление этана (С₂Н₆) и (С₃Н₈) способствует условиям образования гидратов смесей метана, т.к. в этом случае гидраты образуются при более низких давлениях и более высоких температурах.

Кроме С₂Н₆ и С₃Н₈ повышению температуры образования гидратов этих газов с метаном способствует изобутан (i ­ С₄Н₁₀), все же остальные газы, включая нормальный бутан (n ­ С₄Н₁₀) и выше, способствуют снижению температуры гидратообразования. Гидраты метана (СН₄) при температуре 0 ⁰С устойчивы при давлении 2,8 МПа и выше. Для других углеводородов парафинового ряда (С₂Н₆, С₃Н₈, i ­ С₄Н₁₀) это давление соответственно равно 0,5; 0,1 и 0,1 МПа (см. рисунок 12).

Рисунок 10. Кривые образования гидратов в зависимости от изменения в их составе количества этана.

Содержание этана, объёмн.%: 1 – 45,6; 2 – 9,6; 3 – 5,4; 4 – 2,9;5 – 2,2; 6 – 1,2

Рисунок 11. Кривые образования гидратов в зависимости от изменения в их составе количества пропана.

Содержание пропана, объёмн. %: 1 – 63,0; 2 – 29,0;

3 – 12,0; 4 – 5,0; 6 – 1,0

Влияние содержания СО₂ на образование гидратов углеводородных газов приведено на рисунке 12.

Рисунок 12. Зависимость давления гидратообразования от температуры для различного содержания СО₂, объёмный процент: 1 – 12,5; 2 – 28,0; 3 – 32,0; 4 – 60,0; 5 – 100,0

Природные газы, содержащие в своём составе азот, имеют более низкую температуру образования гидратов.

В жидких углеводородах по сравнению с газообразными углеводородами для образования гидратов необходимо более высокое давление и более низкие температуры (см. рисунок 13, кривые 1 и 3). Кривая 2 характеризует упругость насыщенных паров пропана. Выше неё пропан находится в жидком состоянии, а ниже – в газообразном состоянии.

Рисунок 13. Зависимость давления от температуры при образовании гидратов в природных газах. Зоны: І – газообразный пропан + вода; II – гидрат + газообразный пропан; III – жидкий пропан = вода; ІV – гидрат + жидкий пропан

1 - жидкий пропан; 2 - упругость насыщенных паров пропан; 3 – газообразный пропан.

Выделение гидратов в жидких углеводородных газах в отличие от природных газов отмечается увеличением давления системы (в замкнутом объёме). При этом выделяется теплота, вследствие чего повышается температура системы, а так как объём постоянен – наблюдается рост давления.

Разложение гидратов жидких углеводородных газов связано с уменьшением объёма и, как следствие, – понижение давления. Процесс образования гидратов в жидких углеводородах протекает медленнее, чем в газообразных углеводородах.

Следует отметить, что гидраты жидких углеводородных газов легче воды.