ગેસ હાઇડ્રેટમાંથી મિથેનનું નિષ્કર્ષણ. તેલ અને ગેસનો મહાન જ્ઞાનકોશ

કોર્યાકીના વી.વી. 1, સેમેનોવ M.E. 2, શિટ્સ ઇ.યુ. 3, પોર્ટન્યાગીન એ.એસ. 4

1 જુનિયર સંશોધક, 2 જુનિયર સંશોધક, 3 ડોકટર ઓફ ટેકનિકલ સાયન્સ, 4 જુનિયર સંશોધક, ઓઈલ એન્ડ ગેસ પ્રોબ્લેમ્સ સંસ્થા, રશિયન એકેડેમી ઓફ સાયન્સની સાઇબેરીયન શાખા

બંધ પ્રકારના સ્થાપનોમાં ઉત્પાદિત મિથેન અને ઇથેનનાં સિન્થેટિક હાઇડ્રેટની રચનાનું સંશોધન

ટીકા

આ લેખ બંધ હાઈ-પ્રેશર ચેમ્બર-રિએક્ટર્સમાં કૃત્રિમ મિથેન અને ઈથેન હાઈડ્રેટના ઉત્પાદનની વિશિષ્ટતાઓને લગતા સંશોધન પરિણામો રજૂ કરે છે. તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે આઇસોકોરિક પરિસ્થિતિઓમાં ગેસ હાઇડ્રેટ્સ ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયામાં વિવિધ સમયનો ઇન્ડક્શન સમયગાળો હોય છે, જેની અવધિ ઇથેન હાઇડ્રેટ્સની રચનાની પ્રક્રિયામાં મિથેનમાંથી બનેલા હાઇડ્રેટ કરતાં ઓછી હોય છે. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે રિએક્ટર ચેમ્બરની અંદર વધારાની ધાતુની વૃદ્ધિ સપાટીઓની હાજરી ઇન્ડક્શન સમયગાળામાં ઘટાડો અને આઇસ-હાઈડ્રેટ મિશ્રણમાં હાઇડ્રેટના સમૂહની સામગ્રીમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે. ગણતરીઓ દર્શાવે છે કેકૃત્રિમ રીતે ઉત્પાદિત મિથેન હાઇડ્રેટની રચના 7.67 તરીકે વર્ણવવામાં આવી છેસીએચ 4 *46 એચ 2 ઓ, અને ઇથેન હાઇડ્રેટની રચના લગભગ આદર્શ છે - 5.95C 2 H 6 * 46H 2 O. અભ્યાસના પરિણામોનો ઉપયોગ ગેસને ઘન કેન્દ્રિત સ્થિતિમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે નવી તકનીકી પદ્ધતિઓ વિકસાવવા માટે કરી શકાય છે અને હાઇડ્રોકાર્બન કાચા માલના પરિવહન અને સંગ્રહના સ્વતંત્ર પ્રકાર તરીકે ગેસ હાઇડ્રેટ ટેક્નોલોજી બનાવવી.

મુખ્ય શબ્દો:મિથેન, ઇથેન હાઇડ્રેટ, આઇસોકોરિક પરિસ્થિતિઓ, બંધ પ્રકારના સ્થાપનો, ગેસ હાઇડ્રેટની સામૂહિક સામગ્રી.

કોર્યાકીના વી.વી. 1 ,સેમેનોવ M.E. 2, શિટ્ઝ ઇ.યુ. 3, પોર્ટન્યાગીન એ.એસ. 4

1 જુનિયર સંશોધક, 2 જુનિયર સંશોધક, 3 ઈજનેરીમાં પીએચડી, 4 જુનિયર સંશોધક, ઈન્સ્ટીટ્યુટ ઓફ ઓઈલ એન્ડ ગેસ પ્રોબ્લેમ્સ એસ.બી. આર.એ.એસ.

બંધ પ્રકારના ઇન્સ્ટોલેશનમાં પ્રાપ્ત થયેલા મિથેન, ઇથેનના કૃત્રિમ હાઇડ્રેટની રચનાનું સંશોધન

અમૂર્ત

ચેમ્બરમાં મિથેન અને ઇથેનના કૃત્રિમ હાઇડ્રેટ મેળવવાની વિશેષતાઓને લગતા સંશોધનોના પરિણામો - બંધ પ્રકારના ઉચ્ચ દબાણના રિએક્ટર લેખમાં આપવામાં આવ્યા છે. તે સ્થાપિત થયેલ છે કે izokhornykh પરિસ્થિતિઓમાં ગેસ હાઇડ્રેટ મેળવવાની પ્રક્રિયામાં ઇન્ડક્શન સમયગાળો હોય છે, જે સમયસર અલગ હોય છે, જે ઇથેન હાઇડ્રેટના નિર્માણ દરમિયાનનો સમયગાળો મિથેનથી બનેલા હાઇડ્રેટ કરતાં ઓછો હોય છે. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે ચેમ્બરમાં વધારાની ધાતુની સપાટીઓનું અસ્તિત્વ - રિએક્ટર ઇન્ડક્શનના સમયગાળામાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે અને મિશ્રણ "આઇસ-હાઇડ્રેટ" માં હાઇડ્રેટની સામૂહિક જાળવણીમાં વધારો કરે છે. ગણતરીઓ દ્વારા તે દર્શાવવામાં આવે છે કે મિથેનના કૃત્રિમ પ્રાપ્ત હાઇડ્રેટનું બંધારણ 7.67CH 4 *46H 2 O તરીકે વર્ણવવામાં આવ્યું છે, અને ઇથેનના હાઇડ્રેટનું બંધારણ લગભગ આદર્શ છે – 5.95C 2 H 6 *46H 2 O. સંશોધનના પરિણામોનો ઉપયોગ પેઢી કેન્દ્રિત સ્થિતિમાં ગેસના અનુવાદ પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતા વધારવા અને હાઇડ્રોકાર્બોનિક કાચા માલના સ્વતંત્ર પ્રકારના પરિવહન અને સંગ્રહ તરીકે ગેસિયસ-હાઈડ્રેટ તકનીકોના નિર્માણ માટે થઈ શકે છે.

કીવર્ડ્સ:મિથેન, ઇથેન, ઇઝોકોર્ની પરિસ્થિતિઓના ગેસ હાઇડ્રેટ, બંધ પ્રકારના સ્થાપનો, ગેસ હાઇડ્રેટની સામૂહિક સામગ્રી.

પરિચય.સામૂહિક સંતુલનના દૃષ્ટિકોણથી, હાઇડ્રેટ રચના માટેની પ્રયોગશાળાની સ્થિતિઓને બે પ્રકારમાં વહેંચી શકાય છે: ખુલ્લી - જ્યારે સંતુલન સ્થિતિમાં હાઇડ્રેટનું નિર્માણ થાય છે, જ્યારે હાઇડ્રેટ-રચના ગેસના પ્રવાહને કારણે સિસ્ટમમાં સતત દબાણ સુનિશ્ચિત થાય છે; બંધ - જ્યારે હાઇડ્રેટ ભૂતપૂર્વ હાઇડ્રેટના વધારાના પ્રવાહ વિના સમગ્ર સિસ્ટમમાં થર્મોબેરિક પરિસ્થિતિઓમાં ફેરફારને કારણે હાઇડ્રેટ રચના થાય છે. ગેસ હાઇડ્રેટના ઉત્પાદન માટેની ખુલ્લી પરિસ્થિતિઓ આઇસોથર્મલ અને આઇસોબેરિક ઇન્સ્ટોલેશનમાં અને બંધ પરિસ્થિતિઓ ફક્ત આઇસોકોરિકમાં જ અનુભવાય છે. ખુલ્લી પરિસ્થિતિઓમાં હાઇડ્રેટ ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે હાઇડ્રેટ નિર્માણ પ્રક્રિયાના થર્મોડાયનેમિક લક્ષણોનો અભ્યાસ કરવા માટે થાય છે, અને તે સંતુલન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ હાથ ધરવામાં આવે છે, જેની જાળવણી તદ્દન ઊર્જા-સઘન છે. તેનાથી વિપરીત, આઇસોકોરિક પરિસ્થિતિઓમાં, હાઇડ્રેટ વૃદ્ધિ હાઇડ્રેટ-રચના ઘટકના વધારાના પ્રવાહ વિના થાય છે. ઇન્સ્ટોલેશન કે જેમાં આ પ્રક્રિયા થાય છે તે હાર્ડવેર અને તકનીકી ડિઝાઇનમાં સરળ છે.

આમ, આ પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતાના મુખ્ય પરિમાણ તરીકે કૃત્રિમ રીતે મેળવેલા નમૂનાઓમાં ગેસ હાઇડ્રેટની સામૂહિક સામગ્રીને નિર્ધારિત કરવા, બંધ પ્રકારનાં સ્થાપનોમાં સરળ મિથેન અને ઇથેન હાઇડ્રેટ મેળવવાનું કાર્યનું લક્ષ્ય હતું.

ગેસ હાઇડ્રેટ એ ક્લેથ્રેટ પ્રકારના વાયુઓ અને પાણીના બિન-સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક સંયોજનો છે. હાઇડ્રેટ્સની રચનામાં ગેસના અણુઓથી ભરેલા પાણીના પોલાણનો સમાવેશ થાય છે. તેમની રચનાના આધારે, હાઇડ્રેટ્સને ઘણા પ્રકારોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, જેમાંથી સૌથી સામાન્ય ઘન માળખાકીય પ્રકારો KS-1 અને KS-2 છે.

અંગૂઠાના નિયમો છે જે મુજબ વ્યક્તિગત વાયુઓ અને તેમના મિશ્રણો ચોક્કસ માળખાના હાઇડ્રેટ બનાવી શકે છે:

1. અતિથિના પરમાણુના કદ અને પાણીના પોલાણના કદ વચ્ચેનું પ્રમાણ ગેસ સ્ફટિકીય હાઇડ્રેટ બનાવવાની શક્યતા નક્કી કરે છે;
2. સ્થિર હાઇડ્રેટ માળખું બનાવવા માટે, મહેમાન પરમાણુના કદ અને યજમાન જલીય પોલાણના કદનો શ્રેષ્ઠ ગુણોત્તર 0.86-0.98 ની રેન્જમાં હોવો જોઈએ. 0.8 થી નીચેના મૂલ્યો પર, અતિથિ પરમાણુ પોલાણમાં પાણીના અણુઓને ભગાડવા માટે પૂરતું સારું કામ કરતું નથી, જેના પરિણામે તે અસ્થિર બને છે અથવા તૂટી જાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, મિથેન પરમાણુ કોઈપણ માળખાના કોઈપણ પોલાણમાં પ્રવેશી શકે છે, જો કે, તે KS-1 બંધારણના મોટા પોલાણને KS-2 બંધારણ કરતાં વધુ સારી રીતે સમર્થન આપે છે (સંરચનામાં વ્યાસનો ગુણોત્તર અનુક્રમે 0.74 અને 0.66 છે. ). તેથી, શુદ્ધ મિથેન KS-1 રચનાનું હાઇડ્રેટ બનાવે છે, કારણ કે તે સૌથી સ્થિર છે. આ જ ઇથેન હાઇડ્રેટને લાગુ પડે છે, કારણ કે KS-2 સ્ટ્રક્ચર માટે 0.84 નો વ્યાસ ગુણોત્તર પૂરતો નથી, તેથી ઇથેન મુખ્યત્વે KS-1 સ્ટ્રક્ચરમાં હાઇડ્રેટ બનાવે છે, અને માત્ર મોટી પોલાણ ઇથેનથી ભરેલી હોય છે. 3. યજમાન જલીય પોલાણમાં અતિથિ પરમાણુના કદનો ગુણોત્તર હાઇડ્રેટ નિર્માણ પ્રક્રિયાના સંતુલન T, P -મૂલ્યો નક્કી કરે છે: તાપમાન જેટલું ઓછું, સંતુલન દબાણ વધારે છે. તેથી, મિથેન અન્ય તમામ વાયુઓ કરતાં ઊંચા દબાણે હાઇડ્રેટ બનાવે છે, અને મિથેનમાં 1% પ્રોપેન ઉમેરવાથી સંતુલન દબાણ 42% (T = 280.4 K પર, અનુક્રમે, 5.35 MPa થી 3.12 MPa સુધી) ઘટાડે છે. ઇથેન, મિથેનની તુલનામાં, ખૂબ ઓછા દબાણે હાઇડ્રેટ બનાવે છે.

આમ, હાઇડ્રેટ બનાવતા ગેસની રચના એ ચોક્કસ માળખાના હાઇડ્રેટ ગેસની રચના માટે જવાબદાર મુખ્ય પરિબળ છે અને તેની રચના માટેની શરતો નક્કી કરે છે.

પ્રાયોગિક ભાગ.બંધ સ્થાપનોમાં મિથેન અને ઇથેન હાઇડ્રેટનું ઉત્પાદન.

કાર્યમાં, બંધ હાઇ-પ્રેશર રિએક્ટર ચેમ્બરમાં ચોક્કસ માત્રામાં પાણી અને ગેસ (કોષ્ટક 1) માંથી મિથેન અને ઇથેન હાઇડ્રેટનું ઉત્પાદન હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. હાઇડ્રેટ મેળવવા માટે, સૌ પ્રથમ, હાઇડ્રેટ રચનાની પ્રારંભિક શરતોની ગણતરી કરવી જરૂરી છે. વાસ્તવિક ગેસ માટે રાજ્યના રેડલિચ-ક્વોંગ સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને સ્લોન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સંશ્લેષણની સ્થિતિની ગણતરી કરવામાં આવી હતી. કોષ્ટક 2 હાઇડ્રેટ્સના સંશ્લેષણ માટે પ્રારંભિક શરતો દર્શાવે છે.

કોષ્ટક 1 - હાઇડ્રેટ સંશ્લેષણ માટેની શરતો

હાઇડ્રેટ સંશ્લેષણ પ્રક્રિયાના તબક્કાઓનો ક્રમ આકૃતિ 1 માં રજૂ કરવામાં આવ્યો છે.

આકૃતિ 1 – ગેસ (વાદળી ચોરસ) સાથે ચેમ્બર ભરવાની પ્રક્રિયા, ઇન્ક્યુબેટર-રેફ્રિજરેટરમાં સંશ્લેષણ અને વિઘટન (લીલો ચોરસ): 1. હાઇડ્રેટ બનાવતા ગેસ સાથે સિલિન્ડર; 2. સિન્થેસિસ ચેમ્બર: a – પ્રમાણભૂત દબાણ ગેજ, b – ફ્લેંજ કવર; 3. પ્રવાહી વહેવાનો હરકોઈ જાતનો નળ; 4. વિસ્થાપન જહાજ; 5. ગેસ બ્યુરેટ; 6. હાઇડ્રેટ સાથે ચેમ્બર; 7. થર્મોસ્ટેટ

નિસ્યંદિત પાણીની આવશ્યક માત્રા ચેમ્બરમાં રેડવામાં આવી હતી અને વેક્યુમ કરવામાં આવી હતી. 283 K ના તાપમાને, અનુરૂપ ગેસને લોડિંગ પ્રેશર સુધી પાણી સાથે ચેમ્બરમાં પૂરો પાડવામાં આવ્યો હતો, જે 280 K (કોષ્ટક 1) ના તાપમાને હાઇડ્રેટ રચનાની શરૂઆતના દબાણની બરાબર છે. ત્યારબાદ, ગેસ સાથે ચેમ્બરનું વધારાનું રિચાર્જિંગ હાથ ધરવામાં આવ્યું ન હતું. પાણી અને હાઇડ્રેટ બનાવતા ગેસથી ભર્યા પછી, ચેમ્બરને ઇન્ક્યુબેટર રેફ્રિજરેટરમાં મૂકવામાં આવ્યું હતું. હાઇડ્રેટ રચનાની પ્રક્રિયા ગણતરી કરેલ સંતુલન વળાંક (ફિગ. 2) અનુસાર તાપમાન નિયંત્રણ મોડમાં હાથ ધરવામાં આવી હતી. આમ, પ્રયોગની ઉષ્ણતામાન સ્થિતિને બે તબક્કામાં વિભાજિત કરવામાં આવી હતી, જે હાઇડ્રેટની વૃદ્ધિ બંધ ન થાય ત્યાં સુધી સતત પુનરાવર્તિત થતી હતી: 1˚C (5-10 મિનિટની અંદર) દ્વારા ઝડપી ઠંડક અને આઇસોથર્મલ હાઇડ્રેટ રચનાનો લાંબો સમયગાળો.

આકૃતિ 2 - હાઇડ્રેટ રચના અને ઠંડકના તાપમાન શાસનના સંતુલન વણાંકો, જ્યાં - તાપમાન નિયંત્રણ: દબાણમાં ફેરફાર (ડ્રોપ):

એક નિયમ તરીકે, બંધ ચેમ્બરમાં હાઇડ્રેટનું નિર્માણ મુખ્યત્વે થાય છે: વધતી જતી હાઇડ્રેટના સ્ફટિકીકરણના કેન્દ્રોમાં કેશિલરી દળોની ક્રિયા હેઠળ પાણીના ઉદયને કારણે અને મુક્ત સપાટી પર પ્રસરણ દ્વારા ચેમ્બરની દિવાલો સાથે. પાણી (પ્રવાહી તબક્કો, અમારા કિસ્સામાં, દબાણયુક્ત સંવહનને આધિન નથી). ગેસ અને પાણીના તબક્કાઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના ચોક્કસ સપાટી વિસ્તારને વધારવા માટે, નીચેની રચનાના 200 સેમી 2 ના કુલ ક્ષેત્રફળ સાથે સ્ટીલ પ્લેટોથી બનેલી રચનાઓ ચેમ્બરની અંદર મૂકવામાં આવી હતી: C<0.005, Si>1.65, Mn – 0.09, Cr – 0.02, Ni – 0.08, Mo – 0.014, Cu – 0.06, Fe – બાકીનું.

કૃત્રિમ હાઇડ્રેટની રચનાની ગણતરી.

મિથેન/ઇથેન હાઇડ્રેટના કૃત્રિમ ઉત્પાદનની પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, પરિણામી "હાઇડ્રેટ-આઇસ" મિશ્રણમાં સંશ્લેષિત હાઇડ્રેટની સામૂહિક સામગ્રીની ગણતરી કરવામાં આવી હતી. પરિણામી ગેસ હાઇડ્રેટની વિઘટન પ્રક્રિયાના અભ્યાસના પરિણામોના આધારે ગણતરીઓ કરવામાં આવી હતી. પ્રાયોગિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ હતી: સંશ્લેષિત મિશ્રણ સાથે ચેમ્બરમાં દબાણ વાતાવરણીય દબાણમાં ઘટાડી દેવામાં આવ્યું હતું, ત્યારબાદ ચેમ્બરને થર્મોસ્ટેટમાં મૂકવામાં આવ્યું હતું (ફિગ. 1). હાઇડ્રેટમાંથી મુક્ત થતા ગેસનું પ્રમાણ 294 K ના તાપમાને માપવામાં આવ્યું હતું. મિશ્રણના સંપૂર્ણ વિઘટન સુધી પ્રક્રિયા હાથ ધરવામાં આવી હતી, જે ગેસ ઉત્ક્રાંતિની સમાપ્તિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવી હતી. આમ, આઇસ-હાઇડ્રેટ મિશ્રણમાં હાઇડ્રેટ સામગ્રીનું નિર્ધારણ અને પાણીને હાઇડ્રેટમાં રૂપાંતરિત કરવાની ડિગ્રી પ્રકાશિત ગેસના જથ્થાના આધારે હાથ ધરવામાં આવી હતી.

તે જાણીતું છે કે મિથેન અને ઇથેન KS-I સ્ટ્રક્ચર (ક્યુબિક સ્ટ્રક્ચર) ના સરળ હાઇડ્રેટ બનાવે છે, અને જો મિથેન, જેનો પરમાણુ એકદમ નાનો છે, નાના અને મોટા બંને પોલાણને ભરે છે, તો ઇથેન પરમાણુ ફક્ત મોટા પોલાણને ભરે છે. હાઇડ્રેટ માળખું. નાના અને મોટા પોલાણને ભરવાની ડિગ્રી જાણીને, જેની ગણતરી લેંગમુઇર ઇસોથર્મ સમીકરણના આધારે કરવામાં આવે છે, તમે રચિત હાઇડ્રેટની રચના અને ઘનતા શોધી શકો છો.

"પાણી - હાઇડ્રેટ ભૂતપૂર્વ" સિસ્ટમમાં તબક્કા સંક્રમણ માત્ર સંતુલન તાપમાન અને પાણીની સપાટી પર ગેસના અણુઓના શોષણ દ્વારા હાઇડ્રેટ રચનાના દબાણ પર થાય છે, જેનું વર્ણન લેંગમુઇર ઇસોથર્મ દ્વારા કરવામાં આવ્યું છે:

(1)

હાઇડ્રેટ બનાવતા ગેસમાં માત્ર એક જ ઘટક હોય છે - મિથેન (ઇથેન), તેનું આંશિક દબાણ સિસ્ટમના કુલ દબાણ જેટલું હોય છે:

P CH4 =5.0 *10 6 Pa અને P C2H6 =1.035*10 6 Pa.

સમીકરણ (1) માં, લેંગમુઇર સ્થિરાંકો ડબલ્યુ. પેરિશ અને જે. પ્રાસ્ટનિટ્ઝ દ્વારા પ્રસ્તાવિત પ્રયોગમૂલક સમીકરણમાંથી જોવા મળે છે.

(2)

જ્યાં એઅને IN- સ્થિરાંકો, જેનાં મૂલ્યો કોષ્ટક 2 માં આપવામાં આવ્યા છે.

ગેસ હાઇડ્રેટની રચનાની ગણતરી ગેસ સાથે હાઇડ્રેટના નાના અને મોટા પોલાણને ભરવાની ડિગ્રીથી કરવામાં આવી હતી, જે સંખ્યા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. n- હાઇડ્રેટ બનાવતા ગેસના પરમાણુ દીઠ પાણીના અણુઓની સંખ્યા:

બંધારણ KS-I (3) ના હાઇડ્રેટ માટે

કોષ્ટક 2 - મિથેન હાઇડ્રેટ, ઇથેન સ્ટ્રક્ચર KS-1 માટે પ્રયોગમૂલક સમીકરણ (3) માં સ્થિરાંકો

વધુમાં, યુનિટ સેલના પરિમાણોને જાણીને, તમે હાઇડ્રેટ (g/ml) ની ઘનતાની ગણતરી કરી શકો છો:

બંધારણ KS-I ના હાઇડ્રેટ માટે: (4),

પાણીનું પરમાણુ વજન ક્યાં છે, g/mol;

એમ- હાઇડ્રેટ બનાવતા ગેસનું પરમાણુ વજન, g/mol;

θ 1અને θ 2- નાના અને મોટા પોલાણ ભરવાની ડિગ્રી;

aI– હાઇડ્રેટ ઓફ સ્ટ્રક્ચર I, nm ના ઘન ક્રિસ્ટલ જાળીનું પરિમાણ;

એન એ- એવોગાડ્રોનો નંબર.

મિશ્રણમાં હાઇડ્રેટની સામૂહિક સામગ્રીની ગણતરી કરવાની પદ્ધતિમાં, અમે એવી ધારણા રજૂ કરીએ છીએ કે હાઇડ્રેટ રચનાની પ્રક્રિયા દરમિયાન, નાના અને મોટા પોલાણ સંપૂર્ણપણે ગેસના પરમાણુઓથી ભરેલા હોય છે અને આમ, વધતા હાઇડ્રેટને સતત રચના દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, અને હાઇડ્રેટ કમ્પોઝિશન આદર્શ છે - 8CH 4 * 46H 2 O અને 6C 2 H 6 *46H 2 O. હાઇડ્રેટની સમૂહ સામગ્રીની ગણતરી હાઇડ્રેટ બનાવતા ગેસના જાણીતા (માપેલા) જથ્થા દ્વારા કબજે કરાયેલ પ્રાથમિક કોષોની સંખ્યા પરથી કરવામાં આવી હતી:

જ્યાં: G - મિશ્રણમાં હાઇડ્રેટનો સમૂહ અપૂર્ણાંક, ρ - હાઇડ્રેટ ઘનતા, વી- હાઇડ્રેટ બનાવતા ગેસનું પ્રમાણ, a- હાઇડ્રેટ ક્રિસ્ટલ જાળીનું પરિમાણ (KS-I હાઇડ્રેટ માટે 12 Å છે), n- હાઇડ્રેટના એકમ કોષમાં હાઇડ્રેટ બનાવતા ગેસના અણુઓની સંખ્યા (મિથેન હાઇડ્રેટ માટે 8, ઇથેન હાઇડ્રેટ માટે 6), mપાણી- સંશ્લેષણ માટે લેવામાં આવેલા નિસ્યંદિત પાણીનો સમૂહ, એમ- હાઇડ્રેટ બનાવતા વાયુનો દાઢ સમૂહ, વી એ- મુક્ત થયેલા ગેસના જથ્થાના માપનના તાપમાને ગેસનું મોલર વોલ્યુમ, એનએ- એવોગાડ્રોનો નંબર.

પરિણામો અને તેમની ચર્ચા.

આકૃતિ 3 મેટલ સ્ટ્રક્ચર (MC) વગર અને તેની હાજરીમાં મિથેન હાઇડ્રેટ સિન્થેસિસ ચેમ્બરમાં દબાણ ઘટવાની ગતિશીલતા દર્શાવે છે.

તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે બંધ પ્રણાલીમાં હાઇડ્રેટ નિર્માણ પ્રક્રિયાઓનું લક્ષણ એ લાંબો ઇન્ડક્શન સમયગાળો છે, જે દરમિયાન એક તબક્કો રચાય છે જેમાં સ્ફટિકીય હાઇડ્રેટ ન્યુક્લીનો સમાવેશ થાય છે, જે હિમપ્રપાત હાઇડ્રેટ રચના પ્રક્રિયાની શરૂઆત સુધી મેટાસ્ટેબલ સ્થિતિમાં રહે છે. આમ, પાણી અને મિથેન સાથે ચેમ્બરના ઠંડકના પ્રારંભિક સમયગાળા દરમિયાન, દબાણમાં ધીમે ધીમે ઘટાડો થાય છે, જેનું મૂલ્ય ઘણા દિવસો છે - આ કહેવાતા ઇન્ડક્શન સમયગાળો છે, જે દરમિયાન હાઇડ્રેટ ભૂતપૂર્વ ઓગળી જાય છે અને પ્રાથમિક હાઇડ્રેટ સ્ટ્રક્ચર્સ. પાણીમાં ઊભી થાય છે.

આકૃતિ 3 – મેટલ સ્ટ્રક્ચર (MC) વગર અને તેની હાજરીમાં પાણીમાંથી મિથેન હાઇડ્રેટની રચનાની ગતિશીલતા

પછી, 276 K ના તાપમાને, હાઇડ્રેટ રચનાની પ્રક્રિયાને કારણે સિસ્ટમમાં દબાણમાં થોડો ઘટાડો થાય છે, જે થોડા કલાકો પછી બંધ થઈ જાય છે, કારણ કે પાણીની સપાટી પર રચાયેલ હાઇડ્રેટ પોપડો અંદર હાઇડ્રેટના વિકાસને અટકાવે છે. પાણીનું પ્રમાણ.

નહિંતર, મેટલ સ્ટ્રક્ચરવાળા ચેમ્બરમાં હાઇડ્રેટનું નિર્માણ થાય છે: 276 K પર, દબાણમાં તીવ્ર ઘટાડો થાય છે, જે સમગ્ર દિવસ દરમિયાન ચાલુ રહે છે અને જ્યારે પ્રવાહી પાણી બરફમાં પરિવર્તિત થાય છે ત્યારે અટકી જાય છે. આમ, સપાટીના વિસ્તારમાં વધારો કે જેના પર હાઇડ્રેટ વૃદ્ધિ થાય છે તે પાણી-મિથેન સિસ્ટમમાં વધુ તીવ્ર હાઇડ્રેટ રચનાને પ્રોત્સાહન આપે છે.

જથ્થાત્મક રીતે, મિથેન હાઇડ્રેટ રચનાના ઇન્ડક્શન સમયગાળાને ગિબ્સ ઊર્જા (-Δ) માં ફેરફારના સ્વરૂપમાં મેટાસ્ટેબિલિટીના માપ તરીકે રજૂ કરી શકાય છે. જી) સમીકરણ અનુસાર હાઇડ્રેટના છછુંદરની રચના પર મેટાસ્ટેબલ સ્થિતિથી સંતુલન સ્થિતિમાં તેના ઇસોથર્મલ સંક્રમણ દરમિયાન સિસ્ટમનું:

જ્યાં પી-તાપમાન T પર સિસ્ટમમાં દબાણ, પી 0 - સમાન તાપમાને હાઇડ્રેટ રચનાનું સંતુલન દબાણ. આકૃતિ 4 મિથેનમાંથી હાઇડ્રેટ રચનાના ઇન્ડક્શનના સમયથી વ્યસ્ત ગિબ્સ ઊર્જાની ગણતરીનું પરિણામ દર્શાવે છે.

આકૃતિ 4 - ઇન્ડક્શન સમયગાળા દરમિયાન "વોટર-મિથેન" સિસ્ટમની ગિબ્સ ઊર્જામાં ફેરફારોની ગતિશીલતા

તે જોઈ શકાય છે કે ઇન્ડક્શન દરમિયાન સિસ્ટમ ધીમે ધીમે મુક્ત ઊર્જા એકઠા કરે છે, જે પછીથી હાઇડ્રેટ ક્રિસ્ટલ્સના વિકાસ પર ખર્ચવામાં આવે છે. ખાસ કરીને રસપ્રદ એ હકીકત છે કે આ લાક્ષણિકતા લગભગ આદર્શ રીતે સીધી અવલંબન ધરાવે છે, જે બંધ પરિસ્થિતિઓમાં મિથેન હાઇડ્રેટ ક્રિસ્ટલ ન્યુક્લીની રચનાનો સમાન દર દર્શાવે છે.

મિથેન હાઇડ્રેટ મેળવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સમાન તકનીકી તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને, ઇથેન હાઇડ્રેટ બંધ ઉચ્ચ દબાણ ચેમ્બરમાં પણ કૃત્રિમ રીતે મેળવવામાં આવ્યા હતા.

આકૃતિ 5 - મેટલ સ્ટ્રક્ચર વગર અને તેની હાજરીમાં પાણીમાંથી ઇથેન હાઇડ્રેટની રચનાની ગતિશીલતા

ઇથેનના કિસ્સામાં, હાઇડ્રેટ રચનાની પ્રક્રિયા હકારાત્મક તાપમાને થાય છે, પરંતુ વ્યવહારીક રીતે ઇન્ડક્શન સમયગાળા વિના (ફિગ. 5). વધારાની ધાતુની સપાટીની ગેરહાજરીમાં પણ ઇથેન સઘન રીતે હાઇડ્રેટમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જોકે ધાતુની રચનાની હાજરીમાં, હાઇડ્રેટ બનાવવાની પ્રક્રિયા ઘણી ઝડપથી આગળ વધે છે. આમ, આઇસોકોરિક પરિસ્થિતિઓમાં, ઇથેન હાઇડ્રેટની રચનાની પ્રક્રિયા લગભગ 120 કલાક સુધી ચાલે છે, એટલે કે, મિથેન હાઇડ્રેટની રચના કરતાં 2 ગણી ઝડપી.

કોષ્ટક 3 સિન્થેટીક મિથેન અને ઇથેન હાઇડ્રેટના માળખાના પરિમાણો નક્કી કરવાના પરિણામો દર્શાવે છે.

કોષ્ટક 3 - કૃત્રિમ મિથેન અને ઇથેન હાઇડ્રેટ્સના માળખાકીય પરિમાણોના મૂલ્યો

તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે સંશ્લેષિત મિથેન હાઇડ્રેટની રચના 7.67CH 4 *46H 2 O તરીકે વર્ણવવામાં આવી છે, અને ઇથેન હાઇડ્રેટની રચના લગભગ આદર્શ છે - 5.95C 2 H 6 *46H 2 O. મોટા પોલાણ ભરવાની ડિગ્રી સાથે મિથેન નાના કરતા વધારે છે, જે હાઇડ્રેટ ફ્રેમવર્કની વધુ સ્થિરતા સુનિશ્ચિત કરે છે. ઇથેન હાઇડ્રેટની વૃદ્ધિ દરમિયાન, માત્ર મોટા પોલાણ ભરાય છે, અને લગભગ સંપૂર્ણપણે. આમ, તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે આઇસોકોરિક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ મેળવેલા કૃત્રિમ મિથેન હાઇડ્રેટની પ્રાથમિક જાળીમાં 7-8 ગેસ પરમાણુઓ અને ઇથેન - 5-6 હોય છે. તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે બંધ હાઇ-પ્રેશર ચેમ્બરમાં મેળવેલા બંને કૃત્રિમ હાઇડ્રેટની ઘનતા એકતા કરતાં ઓછી છે;

તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે મેટલ સ્ટ્રક્ચરનો ઉપયોગ કર્યા વિના સરળ હાઇડ્રેટ્સના સંશ્લેષણના પરિણામે, હાઇડ્રેટની ઓછી માસ સામગ્રી સાથે આઇસ-હાઇડ્રેટ મિશ્રણ રચાય છે: મિથેન હાઇડ્રેટ માટે 10 wt.% અને લગભગ 20 wt. ઇથેન હાઇડ્રેટ માટે %. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે વધારાની વૃદ્ધિ સપાટીનો ઉપયોગ મિશ્રણની હાઇડ્રેટ સામગ્રીમાં વધારો કરે છે: મિથેન હાઇડ્રેટ માટે 60 wt.% સુધી અને ઇથેન હાઇડ્રેટ માટે 80 wt.% સુધી.

આમ, બંધ ચેમ્બરમાં સંશ્લેષણ દરમિયાન હાઇડ્રેટ સંતૃપ્તિ એ મુક્ત સપાટી વિસ્તારના પ્રમાણમાં હોય છે, જેના પર, મુખ્યત્વે, સ્ફટિકીય સંયોજનોનો વિકાસ થાય છે.

નિષ્કર્ષ.

આમ, સંશોધનના પરિણામે, ઉચ્ચ હાઇડ્રેટ સામગ્રી સાથે સિન્થેટીક મિથેન અને ઇથેન હાઇડ્રેટ આઇસોકોરિક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ બંધ રિએક્ટર ચેમ્બરમાં મેળવવામાં આવ્યા હતા. તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે બંધ હાઇ-પ્રેશર રિએક્ટર ચેમ્બરની અંદર (MC) સ્વરૂપમાં વધારાની વૃદ્ધિ સપાટી, આઇસ-હાઇડ્રેટ મિશ્રણમાં સરળ મિથેન અને ઇથેન હાઇડ્રેટની સામગ્રીને અનુક્રમે 6-4 ગણો વધારવાનું શક્ય બનાવે છે.

એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે કૃત્રિમ રીતે ઉત્પાદિત મિથેન હાઇડ્રેટની રચનાને 7.67CH 4 *46H 2 O તરીકે વર્ણવવામાં આવી છે, અને ઇથેન હાઇડ્રેટની રચના લગભગ આદર્શ છે - 5.95C 2 H 6 *46H 2 O.

સાહિત્ય

1. મકોગોન યુ.એફ. કુદરતી ગેસ હાઇડ્રેટ. – એમ.: નેદ્રા, 1974.-208 પૃષ્ઠ.
2. ડેન્ડી સ્લોન, ઇ. કુદરતી વાયુઓના ક્લેથરેટ હાઇડ્રેટ. ત્રીજી આવૃત્તિ. – ન્યૂયોર્ક: માર્સેલ ડેકર, 1998, -730 પૃષ્ઠ.
3. નેસ્ટેરોવ એ.એન. સર્ફેક્ટન્ટ્સની હાજરીમાં ગેસ હાઇડ્રેટ રચનાની ગતિશાસ્ત્ર અને પદ્ધતિ: dis. ... ડો.કેમ. વિજ્ઞાન: - ટ્યુમેન, 2006. - 280 પૃષ્ઠ.
4. ઇસ્ટોમિન વી.એ., યાકુશેવ વી.એસ. કુદરતી પરિસ્થિતિઓમાં ગેસ હાઇડ્રેટ. -એમ.: નેદ્રા, 1992.-236 પૃષ્ઠ.
5. પેરિશ ડબલ્યુ.આર., પ્રસનિત્ઝ જે.એમ. ગેસ મિશ્રણો દ્વારા રચાયેલા ગેસ હાઇડ્રેટના વિયોજન દબાણ // Ind. એન્જી. રસાયણ. ફન્ડામેન્ટલ્સ. 1972.-વી. 11.-№1.-પી. 26-35.
6. Byk S.Sh., Makogon Yu.F., Fomina V.I. ગેસ હાઇડ્રેટ. – એમ.: રસાયણશાસ્ત્ર, 1980.-296 પૃષ્ઠ.

સંદર્ભો

1. મકોગોન યુ.એફ. કુદરતી વાયુઓના હાઇડ્રેટ. – એમ.: સબસોઇલ, 1974.-208 પૃષ્ઠ.
2. ડેન્ડી સ્લોન, ઇ. કુદરતી વાયુઓના ક્લેથરેટ હાઇડ્રેટ. ત્રીજી આવૃત્તિ. – ન્યૂયોર્ક: માર્સેલ ડેકર, 1998, -730 પૃષ્ઠ.
3. નેસ્ટેરોવ એ.એન. ગતિશાસ્ત્ર અને સપાટી-સક્રિય પદાર્થોની હાજરીમાં વાયુઓના હાઇડ્રેટ રચનાની પદ્ધતિ: યૂ. ... રાસાયણિક વિજ્ઞાનના ડૉ.: – ટ્યુમેન, 2006. – 280 પૃષ્ઠ
4. પ્રકૃતિમાં ઇસ્ટોમિન વી.એ., યાકુશેવ વી.એસ. – એમ.: સબસોઇલ, 1992.-236 પૃષ્ઠ.
5. પેરિશ ડબલ્યુ.આર., પ્રસનિત્ઝ જે.એમ. ગેસ મિશ્રણો//Ind દ્વારા રચાયેલા ગેસ હાઇડ્રેટના વિયોજન દબાણ. એન્જી. રસાયણ. ફન્ડામેન્ટલ્સ. 1972. - વી. 11.-№1. - પૃષ્ઠ 26-35.
6. Byk S.Sh., Makogon Yu.F., Fomina V.I. ગેસ હાઇડ્રેટ. – એમ.: રસાયણશાસ્ત્ર, 1980.-296 પૃષ્ઠ.

/. રશિયન ગણિતશાસ્ત્રીઓએ ગ્રહ પર કુદરતી ગેસના સૌથી ધનિક સ્ત્રોત - ગેસ હાઇડ્રેટ્સની થાપણો વિકસાવવા માટે એક મોડેલ બનાવ્યું, જેની સાંદ્રતા આર્કટિક ઝોનમાં વધુ છે, અને સ્કોલટેકના વૈજ્ઞાનિકોએ હાઇડ્રેટમાંથી મિથેન કાઢવા માટેની તકનીકનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો. નિષ્ણાતોએ TASS ને જણાવ્યું કે આવા મિથેનનું ઉત્પાદન કેવી રીતે ગ્રીનહાઉસ અસરને ઘટાડવામાં મદદ કરશે, નવા સંશોધનના ફાયદા શું છે અને રશિયામાં ગેસ હાઇડ્રેટ્સના ઔદ્યોગિક વિકાસની સંભાવનાઓ છે કે કેમ.

ગ્રીનહાઉસ અસર સામે

ગેસ હાઇડ્રેટ એ બરફ અને ગેસના ઘન સ્ફટિકીય સંયોજનો છે, તેમને "જ્વલનશીલ બરફ" પણ કહેવામાં આવે છે. પ્રકૃતિમાં, તેઓ સમુદ્રના તળની જાડાઈમાં અને પર્માફ્રોસ્ટ ખડકોમાં જોવા મળે છે, તેથી તેમને બહાર કાઢવું ​​ખૂબ જ મુશ્કેલ છે - કુવાઓને કેટલાક સો મીટરની ઊંડાઈ સુધી ડ્રિલ કરવું આવશ્યક છે, અને પછી કુદરતી ગેસને બરફના થાપણોમાંથી અલગ કરી શકાય છે અને પરિવહન કરી શકાય છે. સપાટી પર 2017માં ચીનના તેલના કામદારોએ દક્ષિણ ચીન સાગરમાં આ કામ કર્યું હતું, પરંતુ આ કરવા માટે તેઓએ 200 મીટરથી વધુ સમુદ્રતળમાં ઊંડે સુધી જવું પડ્યું હતું, તે હકીકત હોવા છતાં કે ઉત્પાદન વિસ્તારમાં ઊંડાઈ 1.2 કિમીથી વધી ગઈ હતી.

સંશોધકો ગેસ હાઇડ્રેટને ઉર્જાનો આશાસ્પદ સ્ત્રોત માને છે, જેની માંગ છે, ખાસ કરીને, મર્યાદિત અન્ય ઉર્જા સંસાધનો ધરાવતા દેશોમાં, ઉદાહરણ તરીકે, જાપાન અને દક્ષિણ કોરિયા. વિશ્વભરના ગેસ હાઇડ્રેટ્સમાં મિથેનની સામગ્રીનો અંદાજ, જેનું દહન ઊર્જા પ્રદાન કરે છે, તે બદલાય છે: રશિયન ફેડરેશનના ઉર્જા મંત્રાલય અનુસાર 2.8 ક્વાડ્રિલિયન ટનથી વર્લ્ડ એનર્જી એજન્સી (IEA) અનુસાર 5 ક્વાડ્રિલિયન ટન સુધી. ન્યૂનતમ અંદાજો પણ વિશાળ ભંડારને પ્રતિબિંબિત કરે છે: સરખામણી માટે, BP કોર્પોરેશન (બ્રિટિશ પેટ્રોલિયમ) એ 2015 માં વૈશ્વિક તેલ ભંડાર 240 બિલિયન ટન હોવાનો અંદાજ મૂક્યો હતો.

“કેટલીક સંસ્થાઓના અંદાજો અનુસાર, મુખ્યત્વે ગેઝપ્રોમ VNIIGAZ, રશિયન ફેડરેશનના પ્રદેશ પરના ગેસ હાઇડ્રેટ્સમાં મિથેન સંસાધનો 100 થી 1000 ટ્રિલિયન ક્યુબિક મીટર, આર્કટિક ઝોનમાં, સમુદ્ર સહિત, 600-700 ટ્રિલિયન સે. સુધી. , પરંતુ આ ખૂબ જ અંદાજિત છે,” - સ્કોલ્કોવો ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજી (સ્કોલટેક) ખાતે સેન્ટર ફોર હાઇડ્રોકાર્બન પ્રોડક્શનના અગ્રણી સંશોધક એવજેની ચુવિલીને TASS ને જણાવ્યું.

ઊર્જાના વાસ્તવિક સ્ત્રોત ઉપરાંત, ગેસ હાઇડ્રેટ ગ્રીનહાઉસ વાયુઓમાંથી મુક્તિ બની શકે છે, જે ગ્લોબલ વોર્મિંગને રોકવામાં મદદ કરશે. મિથેનથી ખાલી થયેલ ખાલી જગ્યાઓ કાર્બન ડાયોક્સાઇડથી ભરી શકાય છે.

"સંશોધકોના મતે, વિશ્વના જાણીતા હાઇડ્રોકાર્બન અનામતના 50% કરતા વધુ કાર્બન મિથેન હાઇડ્રેટ ધરાવે છે. આ માત્ર આપણા ગ્રહ પર હાઇડ્રોકાર્બન ગેસનો સૌથી ધનાઢ્ય સ્ત્રોત નથી, પણ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ માટે સંભવિત જળાશય પણ છે. ગ્રીનહાઉસ ગેસ તમે એક પત્થરથી બે પક્ષીઓને મારી શકો છો - મિથેન કાઢીને તેને બાળી શકો છો અને તેના સ્થાને દહન દરમિયાન મેળવેલા કાર્બન ડાયોક્સાઇડને પંપ કરી શકો છો, જે હાઇડ્રેટમાં મિથેનનું સ્થાન લેશે," નેઇલ મુસાકાઇવ, વૈજ્ઞાનિક માટેના ડેપ્યુટી ડિરેક્ટર. રશિયન એકેડેમી ઑફ સાયન્સિસની સાઇબેરીયન શાખાની સૈદ્ધાંતિક અને એપ્લાઇડ મિકેનિક્સ સંસ્થાની ટ્યુમેન શાખાના કાર્ય, TASS ને જણાવ્યું.

પર્માફ્રોસ્ટ પરિસ્થિતિઓમાં

આજે, સંશોધકો ગેસ હાઇડ્રેટ કાઢવા માટે ત્રણ મુખ્ય આશાસ્પદ પદ્ધતિઓ ઓળખે છે.

"હાઈડ્રેટમાંથી ગેસ કાઢતા પહેલા, તેને ઘટકોમાં વિઘટન કરવું જરૂરી છે - ગેસ અને પાણી અથવા ગેસ અને બરફના ઉત્પાદનની મુખ્ય પદ્ધતિઓ ઓળખી શકાય છે - કૂવાના તળિયે દબાણ ઘટાડવું, ગરમ પાણીથી રચનાને ગરમ કરવી અથવા. વરાળ, ગેસ હાઇડ્રેટના વિઘટન માટે રચનામાં અવરોધકો (પદાર્થો) સપ્લાય કરે છે - TASS નોંધ)," મુસાકાઇવે સમજાવ્યું.

ટ્યુમેન અને સ્ટર્લિટામેકના વૈજ્ઞાનિકોએ પરમાફ્રોસ્ટમાં મિથેન ઉત્પાદન માટે ગાણિતિક મોડલ બનાવ્યું છે. તે નોંધપાત્ર છે કે તે ક્ષેત્રના વિકાસ દરમિયાન બરફની રચનાની પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લે છે.

"બરફની રચનામાં ફાયદા અને ગેરફાયદા છે: તે સાધનોને રોકી શકે છે, પરંતુ, બીજી બાજુ, ગેસ અને બરફમાં ગેસ હાઇડ્રેટના વિઘટન માટે ગેસ અને પાણીમાં વિઘટન કરતા ત્રણ ગણી ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે," મુસાકેવે કહ્યું.

ગાણિતિક મોડેલિંગનો ફાયદો એ છે કે ગેસ હાઇડ્રેટ ડિપોઝિટ માટે વિકાસના દૃશ્યની આગાહી કરવાની ક્ષમતા, જેમાં આવી થાપણોમાંથી ગેસ ઉત્પાદન પદ્ધતિઓની આર્થિક કાર્યક્ષમતાના મૂલ્યાંકનનો સમાવેશ થાય છે. વૈજ્ઞાનિકે નોંધ્યું હતું કે, ગેસ હાઇડ્રેટ ફિલ્ડના આયોજન અને સંશોધનમાં સામેલ સંસ્થાઓ ડિઝાઇન કરવા માટે પરિણામો રસપ્રદ હોઈ શકે છે.

Skoltech હાઇડ્રેટમાંથી મિથેન કાઢવા માટેની તકનીકો પણ વિકસાવી રહી છે. એડિનબર્ગમાં હેરિઓટ-વોટ યુનિવર્સિટીના સાથીદારો સાથે, સ્કોલટેક નિષ્ણાતોએ ખડકના સ્તરમાં હવા પમ્પ કરીને ગેસ હાઇડ્રેટમાંથી મિથેન કાઢવાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો. "આ પદ્ધતિ હાલની પદ્ધતિ કરતાં વધુ આર્થિક છે અને પર્યાવરણ પર ઓછી અસર કરે છે," ચુવિલીને સમજાવ્યું.

આ પદ્ધતિ ધારે છે કે રચનામાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અથવા નાઇટ્રોજન દાખલ કરવામાં આવે છે, અને દબાણમાં તફાવતને કારણે ગેસ હાઇડ્રેટ ઘટકોમાં વિઘટિત થાય છે. "અમે હાલમાં પદ્ધતિ અને તેની અસરકારકતા ચકાસવા માટે પદ્ધતિસરની સંશોધન કરી રહ્યા છીએ. ટેક્નોલોજીની રચના હજુ દૂર છે, જ્યારે અમે આ ટેક્નોલોજીના ભૌતિક અને રાસાયણિક પાયા બનાવી રહ્યા છીએ, ”વૈજ્ઞાનિકે ભારપૂર્વક જણાવ્યું.

ચુવિલિનના જણાવ્યા મુજબ, રશિયા પાસે હજી સુધી હાઇડ્રેટમાંથી મિથેનના અસરકારક નિષ્કર્ષણ માટે સંપૂર્ણપણે તૈયાર તકનીકો નથી, કારણ કે આ વૈજ્ઞાનિક ક્ષેત્રને ટેકો આપવા માટે કોઈ લક્ષિત કાર્યક્રમો નથી. પરંતુ વિકાસ હજુ પણ ચાલુ છે. "ગેસ હાઇડ્રેટ ભવિષ્યના મુખ્ય ઉર્જા સ્ત્રોત ન બની શકે, પરંતુ તેમના ઉપયોગ માટે ચોક્કસપણે નવા જ્ઞાનના વિકાસની જરૂર પડશે," મુસાકેવે ઉમેર્યું.

આર્થિક શક્યતા

2035 સુધીના સમયગાળા માટે રશિયન ઇંધણ અને ઉર્જા સંકુલના વિકાસની આગાહીમાં ગેસ હાઇડ્રેટ ફીલ્ડની શોધ અને વિકાસને ગેસ ઉત્પાદનની લાંબા ગાળાની સંભાવનાઓમાં સમાવવામાં આવેલ છે. દસ્તાવેજ નોંધે છે કે ગેસ હાઇડ્રેટ "માત્ર 30-40 વર્ષોમાં વૈશ્વિક ઊર્જાનું પરિબળ" બની શકે છે, પરંતુ એક પ્રગતિશીલ દૃશ્યને નકારી શકાય નહીં. કોઈ પણ સંજોગોમાં, હાઈડ્રેટના વિકાસથી બળતણ સંસાધનોના વિશ્વ બજારમાં વૈશ્વિક પુનઃવિતરણ થશે - ગેસના ભાવમાં ઘટાડો થશે, અને ખાણકામ કોર્પોરેશનો ફક્ત નવા બજારો કબજે કરીને અને વેચાણની માત્રામાં વધારો કરીને તેમની આવક જાળવી શકશે. આવી થાપણોના મોટા પાયે વિકાસ માટે, નવી ટેક્નોલોજી બનાવવી, હાલની થાપણોની કિંમતમાં સુધારો અને ઘટાડો કરવો જરૂરી છે, વ્યૂહરચના નોંધે છે.

હાઇડ્રેટ્સની અપ્રાપ્યતા અને તેમના નિષ્કર્ષણની જટિલતાને ધ્યાનમાં લેતા, નિષ્ણાતો તેમને ઉર્જાનો આશાસ્પદ સ્ત્રોત કહે છે, પરંતુ નોંધ લો કે આગામી વર્ષોમાં આ એક વલણ નથી - હાઇડ્રેટ્સને નવી તકનીકોની જરૂર છે જે હજી વિકસિત થઈ રહી છે. અને સ્થાપિત કુદરતી ગેસ ઉત્પાદનની પરિસ્થિતિઓમાં, હાઇડ્રેટમાંથી મિથેન સૌથી ફાયદાકારક સ્થિતિમાં નથી. ભવિષ્યમાં, બધું ઊર્જા બજારની સ્થિતિ પર નિર્ભર રહેશે.

“ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનનો સમય ગેસની શોધ, સ્થાનિકીકરણ અને ઉત્પાદન માટે આર્થિક રીતે ઉપલબ્ધ ટેકનોલોજી અને ગેસ ઉત્પાદક કંપનીઓ પાસે પરંપરાગત ગેસનો પૂરતો ભંડાર છે, તેથી તેઓ ગેસ હાઇડ્રેટ્સમાંથી ગેસ ઉત્પાદન તકનીકોને આધાર તરીકે ધ્યાનમાં લે છે. લાંબા ગાળાના મારા મતે, રશિયન ફેડરેશનમાં ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન 10 વર્ષ કરતાં પહેલાં શરૂ થશે.

ચુવિલિનના જણાવ્યા મુજબ, રશિયામાં એવા ક્ષેત્રો છે જ્યાં ગેસ હાઇડ્રેટમાંથી મિથેન આગામી 10 વર્ષમાં ઉત્પન્ન થવાનું શરૂ થઈ શકે છે, અને આ ખૂબ આશાસ્પદ હશે. "પશ્ચિમ સાઇબિરીયાના ઉત્તરમાં કેટલાક ગેસ ફિલ્ડમાં, જ્યારે પરંપરાગત ગેસના જળાશયો ખાલી થઈ જાય છે, ત્યારે જ્યાં ગેસ હાઇડ્રેટ સ્વરૂપમાં હોઈ શકે છે ત્યાં વધુ પડતી ક્ષિતિજ વિકસાવવી શક્ય છે. આગામી દાયકામાં આ શક્ય છે, બધું ઊર્જા સંસાધનોની કિંમત પર નિર્ભર રહેશે, ”એજન્સીના ઇન્ટરલોક્યુટરનો સારાંશ.

પર્યાવરણવાદીઓ દ્વારા કુદરતી ગેસ (મિથેન) ને સૌથી આશાસ્પદ મોટર ઇંધણ તરીકે ગણવામાં આવે છે. પેટ્રોલિયમ ઇંધણ પર તેના ફાયદાઓ ઉચ્ચ ઓક્ટેન નંબર (120), લીનર એર-ઇંધણ મિશ્રણ પર સ્થિર કમ્બશન પ્રદાન કરવાની ક્ષમતા અને ઉચ્ચ હાઇડ્રોજન-કાર્બન રેશિયો (4:1) છે. તેથી, મિથેનનું દહન લગભગ 10% ઓછું કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO 2) ઉત્પન્ન કરે છે. જો કે, મિથેનને "ગ્રીનહાઉસ" ગેસ ગણવામાં આવે છે જે આબોહવાને અસર કરે છે. તેના દહન દરમિયાન, વાતાવરણમાં ઓઝોન રચનાની પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લેતા વર્ચ્યુઅલ રીતે કોઈ હાઇડ્રોકાર્બન છોડતા નથી. જો કે, તેલની જેમ કુદરતી ગેસનો ભંડાર અમર્યાદિત નથી.

વૈકલ્પિક ઉર્જા સ્ત્રોતોના વિકાસ છતાં, અશ્મિભૂત ઇંધણ હજુ પણ જાળવી રાખે છે અને, નજીકના ભવિષ્યમાં, ગ્રહના બળતણ સંતુલનમાં મુખ્ય ભૂમિકા જાળવી રાખશે. નિષ્ણાતોની આગાહી અનુસાર, આગામી 30 વર્ષમાં પૃથ્વી પર ઊર્જાનો વપરાશ અડધો વધી જશે. જાણીતા હાઇડ્રોકાર્બન થાપણોની ઉત્પાદકતા ઘટી રહી છે, નવા મોટા થાપણો ઓછા અને ઓછા વારંવાર મળી રહ્યા છે, અને કોલસાના ઉપયોગથી પર્યાવરણને નુકસાન થઈ રહ્યું છે. તેથી, પરંપરાગત હાઇડ્રોકાર્બનના ઘટતા ભંડારને કોઈક રીતે ભરપાઈ કરવાની જરૂર છે.

મિથેન હાઇડ્રેટના ગુણધર્મો

હાઇડ્રોકાર્બન કાચા માલના આશાસ્પદ નવા પ્રકારો પૈકી, વૈજ્ઞાનિકો મિથેન હાઇડ્રેટને પ્રકાશિત કરે છે, જેનો ગ્રહ પરનો ભંડાર, આશરે અંદાજ મુજબ, ઓછામાં ઓછો 250 ટ્રિલિયન ક્યુબિક મીટર જેટલો છે (ઊર્જા મૂલ્યની દ્રષ્ટિએ, તે 2 ગણો વધુ છે. ગ્રહ પરના તમામ તેલ, કોલસો અને ગેસના ભંડારનું મૂલ્ય સંયુક્ત રીતે) .

મિથેન હાઇડ્રેટ એ પાણી સાથે મિથેનનું સુપરમોલેક્યુલર સંયોજન છે, જે નીચા તાપમાન અને ઉચ્ચ દબાણ પર બને છે. મિથેન પરમાણુની આસપાસ પાણી (બરફ) પરમાણુઓની જાળી રચાય છે. સામાન્ય રીતે પર્માફ્રોસ્ટના સ્તર હેઠળ અથવા સમુદ્રના તળ પર ઊંડા હોય છે. બાહ્ય રીતે, મિથેન હાઇડ્રેટ બરફ અથવા છૂટક બરફ જેવો દેખાય છે. સંયોજન નીચા તાપમાન અને ઉચ્ચ દબાણ પર સ્થિર છે. ઉદાહરણ તરીકે, મિથેન હાઇડ્રેટ 0°C ના તાપમાન અને લગભગ 25 બાર અને તેથી વધુના દબાણ પર સ્થિર છે.

આ દબાણ લગભગ 250 મીટરની સમુદ્રની ઊંડાઈ પર થાય છે, વાતાવરણીય દબાણ પર, મિથેન હાઇડ્રેટ -80 ° સે તાપમાને સ્થિર રહે છે. જો મિથેન હાઇડ્રેટ ગરમ થાય છે અથવા દબાણ વધે છે, તો સંયોજન પાણી અને કુદરતી ગેસ (મિથેન) માં તૂટી જાય છે. જો તમે આ સમયે આગ લગાવો છો, તો મિથેન હાઇડ્રેટ બળી જશે. તેથી જ તેને કેટલીકવાર "બર્નિંગ આઈસ" કહેવામાં આવે છે. સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર એક ઘન મીટર મિથેન હાઇડ્રેટ 164 ઘન મીટર કુદરતી ગેસ ઉત્પન્ન કરી શકે છે. મિથેન હાઇડ્રેટનો સૌથી મોટો ભંડાર પર્માફ્રોસ્ટ વિસ્તારોમાં અને દરિયાઈ ઉપધ્રુવીય પ્રદેશોમાં જોવા મળે છે.

મિથેન હાઇડ્રેટનું ઉત્પાદન

આ મૂલ્યવાન કાચા માલનું સંપૂર્ણ પાયે ઉત્પાદન તકનીકી મુશ્કેલીઓ દ્વારા અવરોધાય છે. પ્રમાણમાં ઓછા દબાણે ગેસના નોંધપાત્ર જથ્થાને કેન્દ્રિત કરવા માટે ગેસ હાઇડ્રેટ્સની મિલકતે લાંબા સમયથી નિષ્ણાતોનું ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે. હાઇડ્રેટેડ રાજ્યમાં કુદરતી ગેસના ઉત્પાદન, સંગ્રહ અને પરિવહન પર સંશોધન વીસમી સદીના 40 ના દાયકામાં દેખાયા. પ્રારંભિક આર્થિક ગણતરીઓ દર્શાવે છે કે હાઇડ્રેટેડ અવસ્થામાં ગેસનું દરિયાઇ પરિવહન સૌથી વધુ અસરકારક છે, અને હાઇડ્રેટના વિઘટન પછી (જ્યારે ગેસ હાઇડ્રેટ રચાય છે ત્યારે) પરિવહન કરાયેલ ગેસ અને સ્વચ્છ પાણી ગ્રાહકોને વેચીને વધારાના આર્થિક લાભો પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. , પાણી અશુદ્ધિઓથી સાફ થાય છે).

છેલ્લા દસ વર્ષમાં મિથેન હાઇડ્રેટના વૈજ્ઞાનિક અભ્યાસે વેગ પકડ્યો છે. યુ.એસ.માં તાજેતરના સંશોધનોએ મિથેન હાઇડ્રેટના આંતરિક સંસાધનોને સમજવામાં મોટી પ્રગતિ કરી છે. દરમિયાન, જાપાન, ભારત અને અન્ય દેશોના આંતરરાષ્ટ્રીય પ્રયાસોએ વૈશ્વિક હાઇડ્રેટ સંસાધનને ઓળખવામાં મદદ કરી છે.

ઔદ્યોગિક ઉપયોગ માટેની સંભાવનાઓ

જાપાની સત્તાવાળાઓ પાંચ વર્ષમાં મિથેન હાઇડ્રેટમાંથી ઔદ્યોગિક ગેસનું ઉત્પાદન સ્થાપવાની આશા રાખે છે. અગાઉ, ગેસ હાઇડ્રેટ માત્ર જમીન પર જ કાઢવામાં આવતા હતા, પરંતુ નિષ્કર્ષણ તકનીક બિનલાભકારી હતી. સમુદ્રના તળિયેથી આવો ગેસ કાઢવા માટે નવી ટેક્નોલોજીની જરૂર હતી જેનો અગાઉ ક્યાંય ઉપયોગ થયો ન હતો. તેઓ જાપાનીઓ દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યા હતા. અત્યાર સુધીમાં માત્ર બે ઔદ્યોગિક પાયલોટ પ્લાન્ટ બનાવવામાં આવ્યા છે.

સમુદ્રના તળ પર મિથેન હાઇડ્રેટ

મિથેન હાઇડ્રેટ- પૃથ્વીનું સૌથી રહસ્યમય ખનિજ, જે ફક્ત તાજેતરના દાયકાઓમાં જાણીતું બન્યું. આ ખનિજ ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં જ અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ધરતીનું વાતાવરણીય દબાણ અને તાપમાન માઈનસ 80 ડિગ્રી કરતા વધારે નથી. જો હવાનું તાપમાન 0 ડિગ્રી સેલ્સિયસ હોય, તો આ ખનિજના અસ્તિત્વ માટે 25 બારનું ઉચ્ચ દબાણ બનાવવું જરૂરી છે. તે પ્રવાહી અથવા વાયુયુક્ત સ્થિતિમાં હોઈ શકતું નથી, તે ઓગળી શકાતું નથી. મિથેન હાઇડ્રેટ માત્ર ઘન હોઈ શકે છે.

આ રહસ્યમય ખનિજ શું છે?
મિથેન હાઇડ્રેટ એ બરફ છે જે ક્લસ્ટરોના સ્વરૂપમાં એક વિશિષ્ટ માળખું ધરાવે છે, જેની અંદર મિથેન અને અન્ય મિથેન સંયોજનો (CH4, C2H6, C3H8, આઇસોબ્યુટેન, વગેરે) ના અણુઓ સ્થિત છે. પાણી અને મિથેન નબળા મોલેક્યુલર બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા છે અને જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ મિથેન ગેસ ક્લસ્ટરોમાંથી બહાર નીકળી જાય છે અને બાષ્પીભવન થાય છે. જો ગરમી ઝડપથી થાય છે, તો મિથેનનું પ્રકાશન પણ ઝડપથી થાય છે, ક્યારેક વિસ્ફોટક રીતે.

મિથેન હાઇડ્રેટ મોડેલ

ઓગળેલા પર્માફ્રોસ્ટ અને દરિયાના કાંપના સ્તરમાંથી મિથેનના વિસ્ફોટક પ્રકાશનના કિસ્સાઓ જાણીતા છે. આ મિથેન પરપોટા સાથે પાણીની સંતૃપ્તિ અને તેની ઘનતામાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે. પરિણામે, જહાજ અથવા સબમરીન ડૂબી શકે છે. એવી ધારણા છે કે આ ખૂબ જ ઘટના પ્રખ્યાત બર્મુડા ત્રિકોણમાં જહાજોના અચાનક ડૂબવાનું કારણ હતું.

મજબૂત ધરતીકંપો અને લિથોસ્ફેરિક પ્લેટોની હિલચાલ દરમિયાન, ખડકોને ગરમ કરવા અને મિથેનનું વિસ્ફોટક પ્રકાશન પણ થઈ શકે છે. જો તમે મિથેન હાઇડ્રેટને નીચેથી ઉપાડો છો અથવા તેને પરમાફ્રોસ્ટમાંથી બહાર કાઢો છો, તો તેમાંથી ગેસ તરત જ બહાર આવવાનું શરૂ કરશે. આ ગેસને આગ લગાવી શકાય છે અને તમે એક અદ્ભુત ચિત્ર જોશો - ફ્લેમિંગ બરફ!

મિથેન હાઇડ્રેટ ક્યાં જોવા મળે છે?અને શા માટે આ અદ્ભુત જોડાણ વીસમી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં જ જાણીતું બન્યું?
આ ખનિજ મહાસાગરોના તળિયે, છાજલી પર અને સમુદ્રના તળના ખડકના સ્તરમાં જોવા મળે છે. પરંતુ માત્ર ચોક્કસ ઊંડાઈએ, જ્યાં પૃથ્વીના આંતરડામાંથી ગરમી હજુ સુધી કાંપના ખડકોને ગરમ કરતી નથી. પર્માફ્રોસ્ટ હેઠળ, ફરીથી, ચોક્કસ ઊંડાઈ સુધી. બૈકલ તળાવના તળિયે. આ ખનિજનો કુદરતી ભંડાર ઘણો મોટો છે.

મિથેન હાઇડ્રેટ એ ઉર્જાનો સ્ત્રોત છે, કારણ કે તેના નિષ્કર્ષણથી મોટી માત્રામાં કુદરતી ગેસ ઉત્પન્ન થઈ શકે છે. નિષ્ણાતોના મતે, આ 1 ક્યુબિક મીટરમાંથી 160 - 180 ક્યુબિક સેન્ટિમીટર મિથેન છે. બરફનું સે.મી. તેથી આ ખનિજના સંચયનો ઔદ્યોગિક વિકાસ ઘણું વાદળી બળતણ લાવી શકે છે. ગેસના ભંડારના સ્ત્રોત તરીકે મિથેન હાઇડ્રેટનો ઉપયોગ કરવાની સંભાવનાએ 20મી સદીના અંતમાં અને 21મી સદીના પ્રારંભમાં તેનો વ્યાપક અભ્યાસ કર્યો.

પરંતુ આ ખનિજ પૃથ્વી પરના જીવન માટે પણ મોટો ખતરો છે.કલ્પના કરો કે દરિયાના પાણીનું તાપમાન અચાનક વધી ગયું, અને સમુદ્ર અને મહાસાગરોના તળિયે મોટી સંખ્યામાં જ્વાળામુખી ફાટવા લાગ્યા. મિથેન તરત જ પાણી અને વાતાવરણમાં છોડવામાં આવશે. CO2ની જેમ જ મિથેન એ ગ્રીનહાઉસ ગેસ છે. મિથેન દ્વારા સર્જાયેલી ગ્રીનહાઉસ અસર કાર્બન ડાયોક્સાઇડ કરતાં અનેક ગણી વધારે છે. વાતાવરણ અને મહાસાગરો ગરમ થશે. આ પૃથ્વી પર વૈશ્વિક આબોહવા પરિવર્તન તરફ દોરી જશે, સમુદ્ર અને જમીન પરના પ્રાણીઓ અને છોડની ઘણી પ્રજાતિઓના મૃત્યુ તરફ દોરી જશે. કદાચ વ્યક્તિના મૃત્યુ સુધી પણ.

ભૂસ્તરશાસ્ત્રીઓ માને છે કે લગભગ 252 મિલિયન વર્ષો પહેલા (પર્મિયન ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય સમયગાળાનો અંત) કંઈક આવું જ બન્યું હતું, જ્યારે ઉત્તર-મધ્ય સાઇબિરીયામાં એક મોટો એસ્ટરોઇડ પડ્યો હતો અને પૃથ્વીના પોપડાને વીંધ્યો હતો. આનાથી મોટા વિસ્તાર પર બેસાલ્ટિક લાવાનો સ્ત્રાવ થયો, જ્વાળામુખી ફાટી નીકળ્યો અને સમગ્ર ગ્રહમાં ધરતીકંપો થયા. પરિણામે, માત્ર જ્વાળામુખીની રાખ જ નહીં, પણ મિથેન પણ વાતાવરણમાં પ્રવેશે છે. પરિણામે, જમીનમાં રહેતી 70 ટકા પ્રજાતિઓ અને 96% સમુદ્ર અને મહાસાગરની પ્રજાતિઓ મૃત્યુ પામી. વિશ્વ બદલાઈ ગયું છે... આ કોસ્મિક અને ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય ઘટનાને "પરમિયન આપત્તિ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. , એસ્ટરોઇડના પતન પછી ફાટી નીકળેલા ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય નકશા પર જોઈ શકાય છે, તેમને "સાઇબેરીયન ફાંસો" કહેવામાં આવે છે.

જ્વાળામુખીની પ્રવૃત્તિમાં વધારો અને વાતાવરણમાં મોટી માત્રામાં મિથેનનું પ્રકાશન પણ પેલેઓસીનના અંતમાં થયું હતું, જેના કારણે વનસ્પતિ અને પ્રાણીસૃષ્ટિમાં પણ પરિવર્તન આવ્યું હતું અને હજારો સજીવોની પ્રજાતિઓ મૃત્યુ પામી હતી.

તે માત્ર પૃથ્વી પર જ નથી. મિથેન હાઇડ્રેટ મોટાભાગે સૂર્યમંડળના ગ્રહો પર જોવા મળે છે જે બરફથી ઢંકાયેલા હોય છે અને મિથેન વાતાવરણ ધરાવે છે. આ નેપ્ચ્યુન અને યુરેનસ છે. કદાચ ધૂમકેતુઓના બરફમાં મિથેન હાઇડ્રેટ હોય છે.

] પરમાફ્રોસ્ટ ઝોનમાં ગેસ હાઇડ્રેટ થાપણોની હાજરી વિશે એક પૂર્વધારણા વ્યક્ત કરી હતી. 60 ના દાયકામાં, યુએસએસઆરના ઉત્તરમાં ગેસ હાઇડ્રેટ્સની પ્રથમ થાપણો મળી આવી હતી. આ બિંદુથી, ગેસ હાઇડ્રેટને બળતણના સંભવિત સ્ત્રોત તરીકે ગણવામાં આવે છે. ધીરે ધીરે, મહાસાગરોમાં તેમનું વ્યાપક વિતરણ અને વધતા તાપમાન સાથે અસ્થિરતા સ્પષ્ટ થઈ.

હાઇડ્રેટના ગુણધર્મો

ગેસ હાઇડ્રેટ દેખાવમાં સંકુચિત બરફ જેવું લાગે છે, બળી શકે છે અને જ્યારે તાપમાન વધે છે ત્યારે પાણી અને ગેસમાં સરળતાથી તૂટી જાય છે. તેના ક્લેથ્રેટ સ્ટ્રક્ચરને કારણે, 1 cm³ ના જથ્થા સાથે ગેસ હાઇડ્રેટમાં 160-180 cm³ શુદ્ધ ગેસ હોઈ શકે છે.

પ્રકૃતિમાં મિથેન હાઇડ્રેટ

દરિયામાં અને ખંડોમાં મિથેન હાઇડ્રેટનું તબક્કો ડાયાગ્રામ અને સ્થિરતા ક્ષેત્ર. સમુદ્રમાં, મિથેન હાઇડ્રેટની સ્થિરતાની શ્રેણી તળિયેના પાણીના તાપમાન અને જીઓથર્મલ ગ્રેડિયન્ટ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ઉત્તરીય સમુદ્રમાં તળિયે પાણીનું તાપમાન +4 °C છે. નીચે, કાંપના ખડકોમાં, તે ચોક્કસ તાપમાને જિયોથર્મલ ગ્રેડિયન્ટ અનુસાર વધે છે, મિથેન હાઇડ્રેટ અસ્થિર બને છે અને પાણી અને મિથેનમાં તૂટી જાય છે. ખંડો પર સમાન ચિત્ર જોવા મળે છે, પરંતુ તેમના પર હાઇડ્રેટના વિઘટનની ઊંડાઈ પર્માફ્રોસ્ટ વિકાસની ઊંડાઈ પર આધારિત છે. મિથેન હાઇડ્રેટના તબક્કાના ચિત્રમાંથી નીચે મુજબ, તેની રચના માટે નીચા તાપમાન અને પ્રમાણમાં ઊંચા દબાણની જરૂર પડે છે, અને જેટલો વધારે દબાણ, તેટલું ઊંચું તાપમાન કે જેના પર મિથેન હાઇડ્રેટ સ્થિર હોય છે. આમ, 0 °C પર તે 25 બાર અને તેથી વધુના ક્રમના દબાણ પર સ્થિર છે. આ દબાણ પ્રાપ્ત થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, લગભગ 250 મીટરની ઊંડાઈએ વાતાવરણીય દબાણમાં, મિથેન હાઇડ્રેટની સ્થિરતા માટે લગભગ −80 °C તાપમાનની જરૂર પડે છે. જો કે, મિથેન હાઇડ્રેટ નીચા દબાણની સ્થિતિમાં અને ઊંચા તાપમાને લાંબા સમય સુધી અસ્તિત્વમાં રહી શકે છે, પરંતુ હંમેશા નકારાત્મક - આ કિસ્સામાં તેઓ મેટાસ્ટેબલ સ્થિતિમાં હોય છે, તેમનું અસ્તિત્વ સ્વ-બચાવની અસર પ્રદાન કરે છે - વિઘટન દરમિયાન, મિથેન હાઇડ્રેટ બરફના પોપડાથી ઢંકાયેલા હોય છે, જે વધુ વિઘટન અટકાવે છે.

જેમ જેમ સમુદ્રમાં કાંપની જાડાઈ વધે છે અને પરમાફ્રોસ્ટની જાડાઈ ડૂબી જાય છે અથવા ઘટતી જાય છે તેમ તેમ મિથેન હાઈડ્રેટ વિખેરાઈ જશે અને છીછરી ઊંડાઈએ ગેસનો ભંડાર બનશે, જેમાંથી ગેસ સપાટી પર જઈ શકે છે. આવા વિસ્ફોટો ખરેખર ટુંડ્રમાં અને ક્યારેક દરિયામાં જોવા મળે છે.

મિથેન હાઇડ્રેટના વિનાશક ભંગાણને લેટ પેલેઓસીન થર્મલ મેક્સિમમનું કારણ માનવામાં આવે છે, જે પેલેઓસીન-ઇઓસીન સીમા પરની એક ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય ઘટના છે જેણે ઘણી પ્રાણીઓની પ્રજાતિઓ, આબોહવા પરિવર્તન અને અવક્ષેપના લુપ્ત થવા તરફ દોરી હતી.

બર્મુડા ત્રિકોણ અને અન્ય કેટલાક સ્થળોએ જહાજોના અદ્રશ્ય થવાને સમજાવવા માટે ગેસ હાઈડ્રેટના દરિયાઈ થાપણોમાંથી મિથેન પ્રગતિની પ્રક્રિયાને આમંત્રિત કરવામાં આવી છે. હકીકત એ છે કે જ્યારે મિથેન સપાટી પર વધે છે, ત્યારે પાણી ગેસના પરપોટાથી સંતૃપ્ત થાય છે અને મિશ્રણની ઘનતામાં તીવ્ર ઘટાડો થાય છે. પરિણામે, વહાણની ઉન્નતિ ગુમાવે છે અને ડૂબી જાય છે.

ગેસના ઉત્પાદન દરમિયાન, વેલબોર, ફીલ્ડ કોમ્યુનિકેશન્સ અને મુખ્ય ગેસ પાઇપલાઇન્સમાં હાઇડ્રેટ બની શકે છે. પાઈપોની દિવાલો પર જમા કરીને, હાઇડ્રેટ તેમના થ્રુપુટને તીવ્રપણે ઘટાડે છે. ગેસ ફિલ્ડમાં હાઇડ્રેટની રચના સામે લડવા માટે, કુવાઓ અને પાઇપલાઇન્સમાં વિવિધ અવરોધકો દાખલ કરવામાં આવે છે (મિથાઇલ આલ્કોહોલ, ગ્લાયકોલ, 30% CaCl 2 સોલ્યુશન), અને હીટરનો ઉપયોગ કરીને ગેસ પ્રવાહનું તાપમાન હાઇડ્રેટ રચના તાપમાનથી ઉપર જાળવે છે, પાઇપલાઇન્સના થર્મલ ઇન્સ્યુલેશન. અને ઓપરેટિંગ મોડ્સની પસંદગી, ગેસ પ્રવાહનું મહત્તમ તાપમાન પ્રદાન કરે છે. મુખ્ય ગેસ પાઇપલાઇન્સમાં હાઇડ્રેટની રચનાને રોકવા માટે, ગેસ સૂકવણી એ સૌથી અસરકારક છે - પાણીની વરાળમાંથી ગેસ સાફ કરવું.

પણ જુઓ

લેખ "મિથેન હાઇડ્રેટ" વિશે સમીક્ષા લખો

સાહિત્ય

• જે. કેરોલ.કુદરતી ગેસ હાઇડ્રેટ. - ટેક્નોપ્રેસ, 2007. - 316 પૃ.
• (યુક્રેનિયન)

લિંક્સ

• ઓલેગ ઇવાશ્ચેન્કો
• ડાયડિન યુ., ગુશ્ચિન એ.એલ. સોરોસ શૈક્ષણિક જર્નલ, 1998

મિથેન હાઇડ્રેટનું લક્ષણ દર્શાવતું અવતરણ