ССПСВ. Практическая работа 9 Какие бывают гидраты (1, 2 типа, н типа)
 Скачать 16.18 Kb.
|
|
Практическая работа 9 Какие бывают гидраты? (1, 2 типа, Н типа) Гидраты – это твердые кристаллические соединения, образованные водой и микромолекулами. Гидраты классифицируются в зависимости от расположения молекул воды в кристаллической решетке и, соответственно, строения решетки. Гидраты I типа. Самую простую структуру имеют гидраты I типа. Он образован ячейками с полостями двух видов: 1) в форме додекаэдра, т. е. двенадцатигранника, каждая грань которого имеет форму правильного пятиугольника; 2) в форме тетракаидекаэдра, т. е. четырнадцатигранника, имеющего 12 пентагональных и две гексагональные грани. Додекаэдрические полости по размеру меньше тетракаидекаэдрических, поэтому первые часто называют малыми полостями, а вторые – большими полостями. В гидратах I типа каждая ячейка решетки состоит из 46 молекул воды. К наиболее распространенным веществам, образующим гидраты I типа, относятся метан, этан, двуокись углерода и сероводород. В гидратах СН4, СО2 и Н2S молекулы – гости могут занимать как малые, так и большие полости. Молекулы этана, в отличие от них, занимают только большие полости. Гидраты II типа. Структура гидратов II типа сложнее, чем структура гидратов I типа. В гидратах II типа решетка также образована двумя видами ячеек. Структурные ячейки в гидратах II типа имеют форму: 1) додекаэдра – 12-гранника, в котором каждая грань имеет форму равностороннего пятиугольника; 2) гексакаидекаэдра – 16-гранника, имеющего 12 пентагональных граней и четыре гексагональные грани. Додекаэдрические полости по размеру меньше гексакаидекаэдрических. Ячейка решетки гидрата II типа образована 136 молекулами воды. Среди наиболее распространенных веществ, образующих гидраты II типа, в природном газе присутствуют азот, пропан и изобутан. Любопытно, что молекулы азота в гидратах II типа могут занимать как большие, так и малые полости. Молекулы же пропана и изобутана, напротив, занимают только большие полости. Гидраты Н типа. Гидраты Н типа встречаются значительно реже, чем гидраты I и II типов. Для формирования гидратов этого типа требуются молекулы маленького размера, как, например, молекулы метана, и гидрообразователь типа Н. В структуре гидратов типа Н имеются полости трех видов: 1) додекаэдрические – 12-гранники, в которых каждая из граней имеет форму правильного пятиугольника; 2) неправильной додекаэдрической формы – с тремя квадратными гранями, шестью пентагональными гранями и тремя гексагональными гранями; 3) неправильной икосаэдрической формы – 20-гранники с 12 пентагональными гранями и восемью гексагональными гранями. Каждая структурная ячейка решетки состоит из трех додекаэдрических полостей (малых), двух неправильных додекаэдрических полостей (средних) и одной икосаэдрической полости (большой). Элементарная ячейка включает 34 молекулы воды. Поскольку для образования гидрата Н типа необходимы два гидратообразующих вещества, составить его теоретическую формулу достаточно сложно. Но если предположить, что маленькие молекулы Х будут заполнять только две меньшие полости, а большие молекулы Y, как известно, занимают только большие полости, теоретическая формула ячейки будет иметь вид Y x 5X x 34 Н2О. Гидрообразователи Н типа: 2-метилбутан, 2,2- диметилбутан, 2,3-диметилбутан, 2,2,3-триметилбутан, 2,2- диметилпентан, 3,3-диметилпентан, метилциклопентан, этилциклопентан, метилциклогексан, циклогептан и циклооктан. В составе природного газа эти компоненты встречаются редко. Фактически эти вещества обычно не учитываются при анализе химического состава газа Центры кристаллизации гидратов? Центры кристаллизации. Центр кристаллизации представляет собой точку, в которой имеются благоприятные условия для фазового превращения, в данном конкретном случае – образование твердой фазы из жидкой. Центрами кристаллизации для образования гидратов могут быть дефекты трубопроводов, сварные швы, фасонные детали и арматура трубопроводов (например, колена, тройники, клапаны) и т. д. Включения шлама, окалины, грязи и песка также являются хорошими центрами кристаллизации. Какую роль играют механические примеси и высокое давление в гидратообразовании? Основные факторы гидратообразования? Для образования гидрата необходимы следующие три условия: 1. Благоприятные термобарические условия. Образованию гидратов благоприятствует сочетание низкой температуры и высокого давления. 2. Наличие гидратообразующего вещества. К гидратообразующим веществам относятся метан, этан, двуокись углерода и др. 3. Достаточное количество воды. Воды не должно быть ни слишком много, ни слишком мало. 5) Комплекс мероприятий по защите от гидратов? Применяемые ингибиторы (метанол СН3ОН, этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, 30% -ный раствор хлористого кальция и. т. д.) процессов гидратообразования способствуют снижению температуры гидратообразования. |