تکنولوژی هیدرات

هیدرات گازی، یك جامد بلوری است كه درآن مولكول های آب مولكول های گاز را احاطه كرده اند. گازهای زیادی وجود دارند كه ساختار مناسبی برای تشكیل هیدرات دارند كه از آن جمله می توان به دی اكسیدكربن، سولفیدهیدروژن و هیدروكربن های با تعداد كربن كم اشاره كرد.هیدرات های گازی كه بیشتر در بستر دریاها تشكیل می شوند، بیشتر از نوع هیدرات متان هستند. این ماده كه از آن به عنوان «یخ شعله ور» یاد می شود، دارای مقدار بسیار زیادی گازمتان و مكان تشكیل آن معمولاً رسوب كف اقیانوس ها و مناطق قطبی همیشه منجمد است. از خاصیت هیدرات می توان برای انتقال گاز نیز سود جست. شرایط تشكیل هیدرات عبارتند از: فشار و دمای مناسب، وجود مولكول آب و وجود مولكول گاز.
هیدرات گازی به طورطبیعی در دما و فشار محیط رسوبات كف اقیانوس دما و درمناطق با عمق بیش از۵۰۰ متر تشكیل می شود. در این فشار و در دماهایی بالاتر از دمای پایدار یخ، هیدرات گازی كاملاً پایدار است. همچنین درمناطق همیشه منجمد قطبی، این ماده به صورت تركیب با یخ های محیط، به مقدار زیادی یافت می شود. هیدرات گازی را درسال۱۸۱۱ میلادی «همسفری دیوی»، هنگام تولید حباب های گاز كلر درآب سرد به روش آزمایشگاهی كشف كرد. درسال۱۸۳۲، مایكل فارادی نخستین فرمول شیمیایی را برای هیدرات گازی ارائه كرد كه در آن یك مولكول گاز به وسیله ده مولكول آب احاطه شده بود. درسال۱۹۴۳ وقتی اولین خط لوله گاز طراحی شده بهره برداری شد، پدیده گرفتگی لوله به وسیله ذرات جامد هیدرات گاز ازسوی هایمراشمیت درآمریكا مطرح شد.
به دنبال این پدیده، تكنیك جلوگیری از تشكیل این ماده در لوله های نفت وگاز و فرآیندی برای نم گیری از جریان گاز شكل گرفت. درسال۱۹۵۱واندرووالس مبانی ترمودینامیك هیدرات گازی را مطالعه و تبیین كرد. از دهه۹۰ میلادی تاكنون كشورهای آمریكا، ژاپن، هندوستان و كانادا با اختصاص بودجه چشمگیری، برنامه تحقیقاتی طولانی مدتی را در زمینه هیدرات های گازی آغاز كرده اند.
دلایل اهمیت هیدرات های گازی
قابلیت زیاد هیدرات گازی در ذخیره سازی گازطبیعی، سبب ایجاد جذابیت درباره استفاده از آن برای مقاصد ذخیره سازی و حمل ونقل گازطبیعی و دیگر گازها به عنوان رقیبی برای روش های مایع سازی و متراكم كردن می شود. از دهه۱۹۶۰ كه هیدرات گازی به عنوان عاملی مزاحم درخطوط لوله گاز به وجود آمد، ایده انتقال گازطبیعی به وسیله هیدرات در ذهن بسیاری از دانشمندان شكل گرفت. به دلیل آن كه دمای حمل هیدرات بالاتر از دمای حمل گازطبیعی مایع شده(ال.ان.جی) است، هیدرات گازی را به آسانی می توان انتقال داد؛ از این رو فناوری ساخت كشتی های حمل هیدرات، پیچیدگی بسیاركمتری درقیاس با كشتی های حمل ال.ان.جی خواهد داشت و تأسیسات تولید هیدرات بسیار ساده تر از تأسیسات ال.ان.جی می توانند طراحی شوند.
اما مشكل اساسی، حجم كمتر گازمنتقل شده است. براساس مطالعات انجام شده در این زمینه، هریك مترمكعب هیدرات، ۱۷۵ مترمكعب گاز را درخود جای می دهد. درصورتی كه درفناوری ال.ان.جی كاهش حجم به یك ششصدم می رسد و این موضوع در اقتصادی بودن طرح های انتقال گاز به خصوص فواصل دوردست بسیار با اهمیت است. با وجود این، هنوز امیدهای زیادی وجود دارد تا هیدرات به عنوان یك راه حل كاملاً اقتصادی برای انتقال گاز به كار رود. در این زمینه شركت بریتیش پترولیوم با همكاری مراكز علمی دیگر مانند دانشگاه گواسن درحال ساخت یك واحد صنعتی كوچك است كه توان تولید۱۰۰ كیلوگرم هیدرات در روز را دارد.
هیدرات گازی را در فرآیندهای جداسازی نیز می توان به كاربرد. هیدرات های گازی تنها با تعداد محدودی از مواد تشكیل یافته است. اگربخواهیم ماده ای را از مخلوطی، شامل مواد غیرقابل تشكیل هیدرات جدا كنیم، استفاده از ویژگی تشكیل هیدرات به عنوان یك فرصت تلقی می شود. برای مثال می توان به غلیظ كردن جریان های غنی از آب، تهیه آب آشامیدنی از آب دریا و یا جداسازی جریان های گاز اشاره كرد.

منبع : شبکه اطلاع رسانی شانا