title: Επίδραση της αλατότητας επί της διαλυτότητας αερίων σχηματισμού υδρίτη σε υγρά μείγματα νερού-υδρογονανθράκων
Creators: name: Προεστακης Ερμης
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2017

description: Οι υδρίτες αερίων βρίσκονται στο επίκεντρο πολλών μελετών κατά τα τελευταία
χρόνια. Οι οικονομικές ζημίες που προκαλούνται κατά τη δημιουργία τους σε αγωγούς
μεταφοράς αερίων, τους μετατρέπουν σε εχθρό της βιομηχανίας του πετρελαίου. Επιπλέον,
η μαζική αποδόμησή τους κρύβει κίνδυνο όσον αφορά τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που
επιφέρουν, καθώς το μεθάνιο, που είναι το κύριο αέριο συστατικό που εγκλωβίζεται σε
αυτούς, είναι αέριο που ευθύνεται για τις κλιματικές αλλαγές. Από την άλλη, υπολογίζεται
ότι η ποσότητα ενέργειας που είναι αποθηκευμένη σε αυτούς είναι διπλάσια αυτής που
περιέχεται στα ορυκτά καύσιμα της Γης. Σύγχρονοι οικονομικοί μέθοδοι εξόρυξης
βρίσκονται υπό έρευνα και πολλές μελέτες κατευθύνονται στην κατανόηση του μηχανισμού
λειτουργίας τους. Η κλασική πειραματική μεθοδολογία που έχει αναπτυχθεί ως προς την
κατανόηση της συμπεριφοράς των υδριτών, προέρχεται από τη διαδικασία του
προσδιορισμού της διαλυτότητας των αερίων στην υδατική φάση κατά τη διφασική ή
τριφασική ισορροπία.
Σε αυτή την εργασία, αναφέρονται πειραματικές μετρήσεις των διαλυτοτήτων του
μεθανίου στην υδατική φάση κατά την ισορροπία μεθανίου - υδατικής φάσης - υδρίτη
καθώς και ενός μείγματος αερίων (80% μεθάνιο, 5% αιθάνιο, 5% προπάνιο, 5% άζωτο, 5%
διοξείδιο του άνθρακα) κατά την ισορροπία νερού/αλατόνερου με υδρίτη σε χαμηλές
θερμοκρασίες. Χρησιμοποιήθηκαν δύο κυλινδρικά εμβολοφόρα κελιά, εκ των ποίων το ένα
για την υδατική φάση και το δεύτερο για την αέρια φάση όγκων 1000ml και 500ml,
αντίστοιχα. Εμβολοφόρα αντλία ISCO χρησιμοποιήθηκε ώστε να κατευθύνει τα ρευστά
προς τον αυτόκλειστο αντιδραστήρα τύπου Parr, ο οποίος διέθετε εσωτερικό όγκο 100ml.
Το αυτόκλειστο βυθίστηκε σε υδατόλουτρο ώστε να διατηρεί τη θερμοκρασία σταθερή.
Εντός του αντιδραστήρα υπήρχαν μανόμετρο, θερμόμετρο και μαγνητικός αναδευτήρας.
Μεθάνιο και απιονισμένο νερό σχημάτισαν υδρίτη και τα δεδομένα θερμοκρασιών –
πιέσεων ισορροπίας συγκεντρώθηκαν σε ηλεκτρονικό υπολογιστή με λογισμικό LabVIEW.
Χρησιμοποιήθηκε σύριγγα για τη δειγματοληψία διαλυτοτήτων μεθανίου, με μέθοδο
εκτόνωσης σε ισορροπία συστήματος υδρίτη – υδατικής φάσης σε εύρος θερμοκρασίας και
πίεσης από 278-291 Κ και από 3,8 MPa έως 20 MPa αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα
συγκρίθηκαν με τη βιβλιογραφία και συμπίπτουν ικανοποιητικά. Το αέριο μείγμα
δοκιμάστηκε για αλατότητες 0% (απιονισμένο νερό), 3% και 8%. Τα ρευστά παρέμειναν
εντός του αυτοκλείστου με συνεχή ανάδευση για 72 ώρες, ώστε να επιτευχθεί ισορροπία
νερού/ αλατόνερου - υδρίτη. Μετρήσεις διαλυτότητας του μείγματος αερίου στην υδατική
φάση διεξήχθησαν σε θερμοκρασιακό εύρος 278-288 Κ και σταθερή πίεση 16,9 MPa. Όταν
συλλέχθηκαν τα δείγματα, η σύριγγα παρέμεινε σφραγισμένη για 24 ώρες ώστε να
απελευθερωθεί πλήρως το διαλελυμένο αέριο. Τέλος, η σύριγγα κατευθύνθηκε σε αέριο
χρωματογράφο τύπου PERKIN ELMER 8700 για χρωματογραφική ανάλυση ώστε να
εντοπιστούν οι διαλυτότητες των επιμέρους συστατικών του αερίου μείγματος. Τα
αποτελέσματα των μετρήσεων από τα πειράματα με τους διάφορους βαθμούς αλατότητας
συγκρίθηκαν μεταξύ τους και επιβεβαίωσαν ότι η αλατότητα μειώνει τη διαλυτότητα του αερίου μείγματος στην υδατική φάση ως κάποιο βαθμό ενώ περαιτέρω αύξηση της
αλατότητας επιφέρει αμελητέες αλλαγές στη διαλυτότητα των αερίων στην υδατική φάση.