Структура і властивості гідрату метану

За оцінками геологів запаси природного газу у вигляді гідратів метану в земній корі набагато перевищують його запаси в вільному стані.

Запропонуйте економічно ефективний спосіб видобутку природного газу з газогідратних родовищ.

Як відомо, основним компонентом природного газу є метан, використання якого в якості енергоносія покриває близько чверті світової потреби в енергії. Також метан в якості вихідної сировини лежить в основі великотоннажного синтезу ряду найважливіших органічних сполук. Так, отримання ацетилену з метану є першою стадією при виробництві етанолу, оцтової кислоти, вінілхлориду та різних пластичних мас.

Запаси гідрату метану на Землі за орієнтовними оцінками становлять не менше 250 трильйонів кубічних метрів. Основні родовища знаходяться в зонах вічної мерзлоти на суші і під морським дном (приблизно на глибині 2 км під землею).

Композиційні матеріали (КМ) знаходять широке застосування в сучасному світі. Різноманітність даних матеріалів і їх широке використання в самих різних галузях обумовлені унікальними властивостями таких матеріалів. Одним з таких властивостей є надзвичайно висока механічна міцність композитів. Значне застосування так звані волокнисті композиційні матеріали, тобто матеріали, армовані високоміцними безперервними волокнами.

Вже існують експериментальні установки з видобутку гідрату метану на Алясці (США) і під дном океану недалеко від півострова Ацумі (Японія). Також в СРСР велася успішна експлуатація Мессояхского родовища газових гідратів, що залягають під вічною мерзлотою в Західному Сибіру. Можна виділити наступні складності при розробці вищеназваних родовищ:

- чутливість газогідратів навіть до невеликих змін термобарических умов, що при необережної роботі може привести до виділення в атмосферу великої кількості метану;

- видобуток газу з підводного шару газогідратів може дестабілізувати морське дно, привести до змін донного рельєфу і утворення цунамі;

Структура і властивості гідрату метану

Сутність будь-якого газового гідрату - це включення молекули газу в порожнині твердого каркаса, що складається з молекул води без хімічної взаємодії з ними (рис. 2). Елементарна комірка гідрату метану складається з двох додекаедрів і шести тетрадекаедров, утворених молекулами води, всередині яких розташовуються молекули метану (рис. 3). Склад елементарної комірки можна виразити формулою СН4 # 8729; NН2 О (в середньому n = 5,75). Природно, що тверді водні каркаси можливі тільки при низьких температурах і високому тиску, так що при атмосферному тиску гідрат метану стійкий нижче -80ºC, а при 0ºC - при тисках понад 10 атм (рис. 4).

Зовні гідрат метану є спресований сніг. Деякі його константи наведені в таблиці 1.

Схожі статті

• Гідрат метану - палаючий лід - світ мінералів