Газавыя гідраты

Гідра́ты прыро́дных га́заў - газавыя гідраты ці клатраты - крышталічныя злучэнні, якія ўтвараюцца пры вызначаных тэрмабарычных умовах з вады і газу. Назва "клатраты", ад лацінскага "clathratus", што значыць "саджаць у клетку", было дадзена Паўэлам у 1948. Гідраты газу належаць да нестэхіяметрычных злучэнняў, гэта значыць злучэнняў зменнага складу. Упершыню гідраты газаў (сярністага газу і хлору) назіралі яшчэ пад канец XVIII стагоддзя Дж. Прыстлі, Б. Пелецье і В. Карстэн.

Упершыню газавыя гідраты былі апісаны Г. Дэві ў 1810 годзе. Да 1888 года П. Вілар атрымлівае гідраты CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂, і N₂O.

У 1940-я гады савецкія навукоўцы выказваюць гіпотэзу пра наяўнасць пакладаў газавых гідратаў у зоне вечнай мерзлаты. У 1960-я гады яны ж выяўляюць першыя радовішчы газавых гідратаў на поўначы СССР. З гэтага моманту газавыя гідраты пачынаюць разглядацца як патэнцыйная крыніца паліва. Паступова высвятляецца іх шырокі распаўсюд у акіянах і нестабільнасць пры падвышэнні тэмпературы. Цяпер прыродныя газавыя гідраты прыцягваюць адмысловую ўвагу як магчымая крыніца выкапнёвага паліва, а таксама адзін з чыннікаў змены клімату.

Уласцівасці гідратаў

Газавыя гідраты знешне нагадваюць спрасаваны снег. Яны часта маюць характэрны пах прыроднага газу, і могуць гарэць. Дзякуючы сваёй клатратнай структуры 1 см² газавага гідрату можа ўтрымоўваць да 160-180 см² чыстага газу. Яны лёгка распадаюцца на ваду і газ пры падвышэнні тэмпературы.

Будова гідратаў

Крышталічныя мадыфікацыі газагідратаў

У структуры газагідратаў малекулы вады ўтвараюць ажурны каркас (г.зн. рашотку гаспадара), у якой ёсць паражніны. Гэтыя паражніны могуць займаць малекулы газу ("малекулы-госці"). Малекулы газу злучаны з каркасам вады ван-дэр-ваальсаўскімі сувязямі. Цалкам склад газавых гідратаў апісваецца формулай M•n•H₂O, дзе М - малекула газу-гідратаўтваральніка, n - лік малекул вады, якія прыходзяцца на адну ўключаную малекулу газу, прычым n - зменны лік, што залежыць ад тыпу гідратаўтваральніка, ціску і тэмпературы. У наш час вядома прынамсі тры крышталічныя мадыфікацыі газагідратаў: Структура I, Структура II, Структура H.

Газавыя гідраты ў прыродзе

Большасць прыродных газаў (CH₄, C₂H₆, C₃H₈, CO₂, N₂, H₂S, ізабутан, і да т.п.) утвараюць гідраты, якія існуюць пры вызначаных тэрмабарычных умовах. Месца іх існавання - марскія дновыя асадкі і вобласці шматгадовамерзлых парод. Пераважнымі прыроднымі газавымі гідратамі з'яўляюцца гідраты метану і дыяксіду вугляроду.

Падчас здабычы газу гідраты могуць утварацца ў ствалах свідравін, прамысловых камунікацыях і магістральных газаправодах. Адкладаючыся на сценках труб, гідраты рэзка памяншаюць іх прапускную здольнасць. Для барацьбы з утварэннем гідратаў на газавых здабычах уводзяць у свідравіны і трубаправоды розныя інгібітары (метылавы спірт, гліколі, 30%-ны раствор CaCl₂), а таксама падтрымліваюць тэмпературу струменя газу вышэй тэмпературы гідратаўтварэння з дапамогай падагравальнікаў, цеплаізаляцыяй трубаправодаў і падборам рэжыму эксплуатацыі, які забяспечвае максімальную тэмпературу газавага струменя. Для папярэджання гідратаўтварэння ў магістральных газаправодах найболей эфектыўная газаасушка - ачыстка газу ад пары вады.

Ужыванне газавых гідратаў

Газавыя гідраты выкарыстоўваюцца для апраснення марской вады. Таксама іх можна ўжываць для захоўвання высакародных газаў.

Гл. таксама

• Гідрат метану
• Гіпотэза пра метангідратную стрэльбу

Спасылкі

• Дж. Кэрролл, Гидраты природного газа, пер. с англ., Издательство Технопресс, 2007.- 316с., ил. Архівавана 10 сакавіка 2016. / Дж. Кэрал, Гідраты прыроднага газу, пер. з анг., Выдавецтва Тэхнапрэс, 2007.- 316с., мал.
• Пра магчымае разбурэнне часткі сусветных запасаў метанавых газагідратаў і ўліку некаторых зваротных сувязяў пры прагназаванні кліматычных змен Алег Івашчанка
• Where are Natural Methane Hydrates Found? Архівавана 16 снежня 2005. (англ.) / Дзе знаходзяцца прыродныя гідраты метану?