Образование гидрата метана из набухших гелевых частиц на основе сшитых сополимеров акриламида и акриловой кислоты
М.Е. СЕМЕНОВ1, У.Ж. МИРЗАКИМОВ1, А.Ю. МАНАКОВ1,2, А.К. САГИДУЛЛИН1,2, Р.С. ПАВЕЛЬЕВ1, М.А. ВАРФОЛОМЕЕВ1
1Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия
xotoy_82@mail.ru
2Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Новосибирск, Россия
manakov@niic.nsc.ru
Ключевые слова: гидрат метана, гели, сополимеры, промотор, хранение газа
Страницы: 368-378
Аннотация
Представлены результаты исследования процессов образования гидрата метана с использованием набухших гелевых частиц, синтезированных на основе сополимеров акриламида и акриловой кислоты с различной степенью сшивки. Изучено влияние химического состава гелевых частиц и их структурно-морфологических характеристик на кинетику гидратообразования и эффективность конверсии воды в гидрат метана. Экспериментальные исследования проводились в специализированных автоклавных установках при строго контролируемых термобарических условиях: начальное давление при 20 °С составляло 9.5 МПа с последующим понижением температуры до 1 °C для обеспечения термодинамических условий стабильности гидрата. Установлено, что гелевые частицы, содержащие преимущественно акриламидные фрагменты, проявляют низкую активность в инициировании гидратообразования и не способствуют формированию заметных количеств гидрата. В противоположность этому, частицы с пониженной степенью сшивки и повышенным содержанием функциональных групп акриловой кислоты демонстрируют интенсивное гидратообразование практически без индукционного периода. Количественный анализ продуктов гидратообразования при использовании образцов с высоким содержанием фрагментов акриловой кислоты показал высокую эффективность процесса конверсии воды в гидрат метана, достигнув показателя 42-67 %. Введение в смесь гелеобразователей кинетического промотора на основе касторового масла (COS-3MS) позволило дополнительно повысить степень превращения воды в гидрат с 42 до 58 %. Визуальные наблюдения выявили характерный механизм роста гидрата: процесс инициируется на поверхности гелевых частиц, после чего кристаллы распространяются в объем геля посредством диффузионного и капиллярного переноса водной фазы. Полученные результаты убедительно свидетельствуют о высокой перспективности практического применения гелевых систем для интенсификации процессов гидратообразования и создания инновационных технологий эффективного хранения и транспортировки природного газа в гидратной форме.
DOI: 10.15372/KhUR2026755
EDN: QNOOAU
|
