Hydrat

Hydrater i organiske forbindelser

I organisk kjemi, hydrat er en forbindelse dannet ved tilsetning av vann eller dets elementer til en annen molekyl. For eksempel etanol, CH3-CH2-OH, kan betraktes som et hydrat av eten, CH2= CH2, dannet ved tilsetning av H til en C og OH til den andre C. Et molekyl av vann kan elimineres, for eksempel ved tilsetning av svovelsyre. Et annet eksempel er klorhydrat, CCl3-CH (OH)2, som kan dannes ved reaksjon mellom vann med kloral, CCl3-CH = O.

Hydrater i uorganiske forbindelser

Hydrater av uorganiske salter "inneholder vannmolekyler kombinert i et bestemt forhold som en integrert del av krystall» som enten er bundet til et metall senter, eller som har krystallisert med metallkomplekset. Slike hydrater er også sagt å inneholde vann av krystallisering eller vann av hydrering. Hvis vannet er tungtvannet, hvor hydrogen er involvert er isotopet deuterium, deretter ordet deuterate kan brukes i stedet for hydrat.

Hydrater i oljeindustrien

Hydrater kan anta ulike former, for eksempel som en «sørpe» i oljerørledning eller som store «linser» i gassystemer. Hydrater oppstår i en hydrokarbongass/vann-blanding. I all hovedsak oppstår hydrater av metangass, men også av de andre av lette hydrokarbon-gassmolekyler og vann. Gasser som har tyngre molekyler enn butan vil ikke kunne skape hydrater.
Hydrater dannes under relativt høyt trykk og lave temperaturer (under 20-30 grader celsius). Merk at hydrater kan eksistere ved 25 grader celsius dersom trykket er tilstrekkelig høyt. En utvikling mot utvinning på større havdyp og lavere temperaturer gjør problematikken knyttet til hydrater enda viktigere.
Vannet vil skape en gitterstruktur, der gassmolekylene vil bli fanget i et hulrom. 1 m³ hydrat inneholder ca. 0,8m³ vann og 150- 170Sm³ gass. Man har funnet at hydratene kan gjennomgå tre faser: først oppfører de seg som løs kramsnø. Etter en stund blir de klebrige og klumper seg sammen som seige snøballer. Disse ”snøballene” tetter rørledninger og ventiler og skaper problemer.
Hydrater unngås i praksis ved å tilsette metanol eller glykol, som fungerer på samme vis som frostvæske på bil. Metanol eller glykol binder vannet slik at det ikke får anledning til å danne hydrater. Dersom metanol eller glykol er tilsatt hydrokarbonet, blir metanol/glykol skilt fra hydrokarbonet, vannet fjernes og metanol/glykolen brukes på nytt (regenerering). Dette skjer i behandlingsanlegget på plattform eller på land. En ulempe er at det trenges relativt mye frostvæske for å forhindre hydratdannelse. Videre må man utforme robuste system (egne rørledninger for frostvæske, regenerering av brukt frostvæske osv.) for å unngå at tilførselen av frostvæske ikke svikter. Dette kan være en utfordring i seg selv, især på store havdyp.
Ved Shell sitt gassmottak på Aukra, Ormen lange anlegget ligger reservoaret 120 kilometer ut i norskehavet og på nesten 3000 meters havdyp. Dette har ført til store utfordringer da det er høyt trykk og lav temperatur som kan forårsake hydrater og tette gassrørledningene. Der har de løst problemet med at de injiserer MEG (Monoetylenglykol) i produksjonsstrømmen ved brønnhodet, de har to 6" MEG-rørledninger for kontinuerlig injeksjon, da det vil by på enorme kostnader og problemer om en rørledning ville tette seg.