Газовые гидраты – это клатратные соединения газа с водой. В одном объеме гидрата содержится свыше 170 объемов природного газа, поэтому они считаются весьма перспективными для транспортировки газа. "Сухой водой" называют капли воды диаметром несколько микрометров, поверхности которых покрыты стабилизатором – слоем наночастиц диоксида кремния. Эти частицы препятствуют слиянию капель, и "сухая вода" ведет себя как сыпучая среда, хотя содержание воды в ней более 90%. В данном случае "сухая вода" интересна тем, что в ней при определенных условиях образование газогидрата происходит особенно быстро. Выяснить эти условия и получить кинетические кривые образования гидратов метана в “сухой воде” помогла новая модель, получившая название "диффузионная".
"В настоящее время в разных странах ведутся масштабные исследования в области разработки технологий хранения и транспортирования природного газа, основанных на использовании газогидратных технологий. Однако работы, посвященные образованию гидратов в “сухой воде”, в основном направлены на изучение влияния состава этих материалов на кинетику образования в них газовых гидратов. При этом механизм образования газовых гидратов в этих материалах оставался слабо изученным, – рассказал профессор кафедры прикладной и технической физики ТюмГУ Анатолий Кислицын. – Нам удалось сформулировать систему дифференциальных уравнений, описывающих процесс образования гидрата метана в "сухой воде", и получить аналитическое решение этой системы. Благодаря этому теперь мы лучше знаем кинетику этого процесса и имеем возможность учесть полимодальный характер распределения по размеру частиц водной фазы в реальной "сухой воде" при расчетах времени образования газогидрата".
Экспериментальная проверка диффузионной модели была выполнена на реакторе высокого давления, созданного в Институте криосферы Земли Тюменского научного центра СО РАН. Данные распределения по размеру частиц водной фазы “сухой воды” были получены там же с помощью метода ядерного магнитного резонанса на импульсном ЯМР-релаксометре Bruker Minispec mq.
Как пояснили ученые, установлено хорошее согласие теоретических и экспериментальных значений параметров процесса образования гидратов метана в “сухой воде”, стабилизированной разными стабилизаторами с разными их концентрациями. Это подтверждает адекватность диффузионной модели и найденного решения. Работа была выполнена по государственному заданию.
http://www.sib-science.info/ru/news/v-tyumeni-razrabotali-diffuznuyu-model-25062020
