Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Механизмы и кинетика образования гидрата метана в водной системе на основе соевого лецитина"

Работа на тему: Механизмы и кинетика образования гидрата метана в водной системе на основе соевого лецитина
Оценка: отлично.
Оригинальность работы на момент публикации 50+% на антиплагиат.ру.
Ниже прилагаю все данные для покупки.
https://studentu24.ru/list/suppliers/Anastasiya1---1326

Описание работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра прикладной и технической физики

РЕКОМЕНДОВАНО К ЗАЩИТЕ В ГЭК
Заведующий кафедрой

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалаврская работа
МЕХАНИЗМЫ И КИНЕТИКА ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАТА МЕТАНА В
ВОДНОЙ СИСТЕМЕ НА ОСНОВЕ СОЕВОГО ЛЕЦИТИНА

16.03.01 Техническая физика
Профиль «Техническая физика в нефтегазовых технологиях»

Тюмень 2022 ГОД

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1. ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ 6
1.2. ТРАНСПОРТИРРОВКА И ХРАНЕНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА 8
1.3. ГАЗОГИДРАТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ХРАНЕНИЯ ГАЗА 8
1.4. СПОСОБЫ ПРОМОТИРОВАНИЯ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ 9
1.5. ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА 11
1.6. ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА В КАЧЕСТВЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ПРОМОТОРОВ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ 13
1.7. БИОДЕГРАДИРУЕМЫЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА КАК ПРОМОТОРЫ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ 14
1.8. СОЕВЫЙ ЛЕЦИТИН 15
1.9. МЕХАНИЗМЫ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ 17
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 18
2.1. МАТЕРИАЛЫ 18
2.2. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ 18
2.3. ГИДРАТООБРАЗОВАНИЕ МЕТАНА 20
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 24
3.1. ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СОЕВОГО ЛЕЦИТИНА В ГИДРАТООБРАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЕ НА КИНЕТИКУ ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАТА МЕТАНА 24
3.2. РАСЧЕТ СТЕПЕНИ КОНВЕРСИИ ВОДЫ В ГИДРАТ МЕТАНА 27
3.3. ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СОЕВОГО ЛЕЦИТИНА В ГИДРАТООБРАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЕ НА СТЕПЕНЬ КОНВЕРСИИ ВОДЫ В ГИДРАТ МЕТАНА 29
3.4. МЕХАНИЗМ РОСТА ГИДРАТА МЕТАНА В ГИДРАТООБРАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЕ НА ОСНОВЕ СОЕВОГО ЛЕЦИТИНА 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 36

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Утилизация выделившегося попутного нефтяного газа посредством сжигания его в факелах с каждым годом все больше облагается налогами со стороны государства. На сегодняшний день Россия занимает первое место по объемам факельного сжигания попутного нефтяного газа. Global Gas Flaring Reduction Partnership – глобальное партнерство Всемирного банка по сокращению факельного сжигания газа является многосторонним донорским фондом, состоящим из правительств, нефтяных компаний и многосторонних организаций, приверженных прекращению регулярного сжигания газа на объектах добычи нефти по всему миру.
С помощью газогидратных технологий попутный нефтяной газ можно перевести в форму газовых гидратов для локального энергообеспечения. Однако на сегодняшний день образование гидратов метана возможно лишь в масштабах лаборатории. Это связано с тем, что скорость образования гидратов и степень конверсии воды в гидрат очень низкие.
Существует множество способов увеличения скорости образования гидрата. К ним относятся использование модифицированных реакторов и применение различного рода химических добавок. Однако большинство химических добавок - промоторов гидратообразования, являются токсичными веществами, например, поверхностно-активное вещество додецилсульфат натрия (SDS). В настоящее время все вещества, используемые в промышленности, должны удовлетворять экологическим требованиям, одним из которых является биоразлагаемость. В 2019 году глава ООН объявил с 2021 по 2030 год – десятилетием восстановления экосистем. Кроме того, комиссия OSPAR призывает предприятия использовать в промышленности исключительно биодеградируемые вещества.
Наиболее изученными кинетическими промоторами гидратообразования метана являются поверхностно-активные вещества. В данной работе исследовано влияние поверхностно-активного вещества природного происхождения - соевого лецитина, на кинетику образования гидрата метана.
Соевый лецитин является биологическим поверхностно-активным веществом, добываемый путем экстракции соевых бобов и применяемый в пищевой и медицинской промышленности. Следовательно, соевый лецитин соответствует современным экологическим требованиям, является биоразлагаемым веществом. Ранее добавка соевого лецитина в газогидратных технологиях исследовалась как антиагломерант, в данной работе соевый лецитин будет использован в качестве промотора образования гидрата метана.
Таким образом, цель моей работы: установить влияние биоразлагаемого соевого лецитина на кинетику образования гидрата метана.
Задачи, которые были передо мной поставлены:
1. Изучить влияние концентрации раствора соевого лецитина на кинетику образования гидрата метана.
2. Определить оптимальную концентрацию соевого лецитина для достижения максимальной скорости и степени перехода воды в гидрат.
3. Провести сравнительный анализ соевого лецитина с известным промотором додецилсульфат натрия (SDS).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. A review of solidified natural gas (SNG) technology for gas storage via clathrate hydrates / H.P. Velusmany [и др.] // Applied Energy. 216. 2018. С. 262-285.
2. A review on the role and impact of various additives as promoters/ inhibitors for gas hydrate formation / Q. Nasir [и др.] // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 76. 2020. 24 с.
3. Adsorption of cationic and anionic surfactants on cyclopentane hydrates / С. Lo [и др.] // Journal of Physical Chemistry. 114. 2010. С. 13385-13389.
4. Adsorption of sodium dodecyl sulfate at THF hydrate/liquid interface /
J.S. Zhang [и др.] // Journal of Physical Chemistry C. 112. 2008. С. 12381-12385.
5. Anatoliy M. Pavlenko and Hanna Koshlak Intensification of Gas Hydrate Formation Processes by Renewal of Interfacial Area between Phases // Energies. 14. 2021. 17 с.
6. Antifreezes act as catalysts for methane hydrate formation from ice / G. McLaurin [и др.] // Angew Chem. 126. 2014. С. 597-601.
7. Clathrate hydrate crystal growth in liquid water saturated with a guest substance: observations in a methane + water system / R. Ohmura [и др.] // Cryst Growth Des. 5. 2005. С. 953-957.
8. Confined tetrahydrofuran in a superabsorbent polymer for sustainable methane storage in clathrate hydrates / D.W. Kang [и др.] // Chemical Engineering Journal. 411. 2021. 11 с.
9. Dr.Axe. What Is Soy Lecithin? Potential Benefits vs. Risks: [сайт].
10. Effect of biofriendly amino acids on the kinetics of methane hydrate formation and dissociation / H.P. Veluswamy [и др.] // Industrial & Engineering Chemistry Research. 56. 2017. С. 6145-6154.
11. Effect of surfactants on hydrate formation kinetics / N. Kalogerakis [и др.]
// Society of Petroleum Engineers. 1993. 17 с.
12. Effect of the amino acid l-histidine on methane hydrate growth kinetics /
G. Bhattacharjee [и др.] // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 35. 2016. С. 1453-1462.
13. Effects of micellization on growth kinetics of methane hydrate / G. Bhattacharjee [и др.] // Industrial & Engineering Chemistry Research. 56. 2017. С. 3687-3698.
14. Enhancement in methane storage capacity in gas hydrates formed in hollow silica / Prasad PSR [и др.] // Journal of Physical Chemistry C. 118. 2014. С. 7759-7764.
15. Experimental determination of methane hydrate dissociation curves up to 55MPa by using a small amount of surfactant as hydrate promoter / P. Gayet [и др.] // Chemical Engineering Science. 60. 2005. С. 5751-5758.
16. Experimental study of methane hydrate formation in aqueous foam stabilized by surfactants / Adamova T.P. [и др.] // International journal of Heat and Mass Transfer. 180. 2021. 8 с.
17. Fuhrhop J.H., Koning J. Membranes and Molecular Assemblies: The Synkinetic Approach. Royal Society of Chemistry; New edition, 1998. 242 с.
18. Hydrogen storage properties of clathrate hydrate materials/ Т.А. Strobel [и др.] // Fluid Phase Equil. 261. 2007. С. 382-389.
19. Inhibition properties of new amino acids for prevention of hydrate formation in carbon dioxide–water system: experimental and modeling investigations
/ H. Roosta [и др.] // Journal of Molecular Liquids. 215. 2016. С. 656-663.
20. Kang S.P., Lee J.W. Formation characteristics of synthesized natural gas hydrates in meso- and macroporous silica gels // Journal of Physical Chemistry B. 114. 2010. С. 6973-6978.
21. Kang S.P., Lee, J.W. Kinetic behaviors of CO2 hydrates in porous media and effect of kinetic promoter on the formation kinetics // Chemical Engineering Science. 65. 2010. С. 1840-1845.
22. Karaaslan U., Parlaktuna M. Promotion Effect of Polymers and Surfactants on Hydrate Formation Rate // Energy Fuels. 16. 2002. 16 с.
23. Karaaslan U., Parlaktuna M. Surfactants as Hydrate Promoters? // Energy Fuels. 14. 2000. 14 с.
24. Kinetics of Methane Hydrate Formation from SDS Solution / J.S. Zhang [и др.] // Industrial & Engineering Chemistry Research. 46. 2007. 19 c.
25. Krishna L., Koh C.A. Inorganic and methane clathrates: versatility of guest–host compounds for energy harvesting // MRS Energy Sustainability. 2. 2015. 8 с.
26. Methane hydrate film growth kinetics / E.M. Freer [и др.] // Fluid Phase Equilib. 185. 2001. С. 65-75.
27. Methane hydrate synthesis from ice: influence of pressurization and ethanol on optimizing formation rates and hydrate yield / P.C. Chen [и др.] // Energy Fuels. 24. 2010. с. 390-403.
28. Natural gas transportation and storage by hydrate technology: Iran case study / Z. Taheri [и др.] // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 21. 2014. С. 846-849.
29. Neftegaz.RU. Газовые гидраты: [сайт].
30. Potato starch as methane hydrate promoter / H. Fakharian [и др.] // Fuel. 94. 2012. С. 356-360.
31. Prasad PSR Methane hydrate formation and dissociation in the presence of hollow silica // Journal of Chemical & Engineering Data. 60. 2015. С. 304-310.
32. Production of a lipopeptide antibiotic, surfactin, by recombinant Bacillus subtilis in solid state fermentation / A. Ohno [и др.] // Biotechnology and bioengineering. 47. 1995. С. 209-214.
33. Pubchem. Soybean lecithin: [сайт].
34. Raman Spectroscopic Studies of Surfactant Effect on the Water Structure around Hydrate Guest Molecules / С. Lo [и др.] // The Journal of Physical Chemistry Letters. 1. 2010. С. 2676-2679.
35. Role of Surfactants in Promoting Gas Hydrate Formation Asheesh Kumar [и др.] // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2015. 16 с.
36. Screening of amino acids and surfactant as hydrate promoter for CO2 capture from flue gas / J.S. Pandey [и др.] // Processes. 8. 2020. 23 с.
37. Shah D.O. The World of Surface Science. In Chemical Engineering Education. Anderson T.J. Ed. American Sociey for Engineering Education: Washington, DC. 1977. 354 с.
38. Sloan E.D., Koh C.A. Clathrate Hydrates of Natural Gases. CRC Press 3, 2008. 752 с.
39. Sloan Jr. E.D. Fundamental principles and applications of natural gas hydrates // Nature. 426. 2003. С. 353-363.
40. Storage of Methane Gas in the Form of Clathrates in the Presence of Natural Bioadditives / B.S. Kiran [и др.] // ACS Omega. 3. 2018. С. 18984-18989.
41. Suradkar Y.R., Bhagwat S.S. CMC Determination of an Odd Carbon Chain Surfactant (C13E20) Mixed with Other Surfactants Using a Spectrophotometric Technique // Journal of Chemical Engineering Data. 51. 2006. С. 2026-2031.
42. Surfactant Accelerates Gas Hydrate Formation / X. Han [и др.] // In 4th International Conference on Natural Gas Hydrates Yokohama, Japan, 2002. 14 с.
43. Surfactant effects on hydrate formation in an unstirred gas/liquid system: An experimental study using methane and sodium alkyl sulfates / K. Okutani [и др.] // Chemical Engineering Science. 63. 2008. С. 183-194.
44. Surfactant-based Promotion to Gas Hydrate Formation for Energy Storage
/ Y. He [и др.] // Journal of Materials Chemistry A. 2019. 50 с.
45. The biosurfactant Surfactin as a kinetic promoter for methane hydrate formation / G. Bhattacharjee [и др.]. Energy Procedia. 105. 2017. С. 5001-5017.
46. Toppr. What is a Colloidal Solution? [сайт]
47. Veluswamy H.P. Energy storage in clathrate hydrates. Singapore: National University of Singapore, 2015. 258 с.
48. Vo?gtle F. Supramolecular Chemistry. Wiley: Chichester, 1993. 651 с.
49. Yoslim J., Linga P., Englezos P. Enhanced growth of methane-propane clathrate hydrate crystals with sodium dodecyl sulfate, sodium tetradecyl sulfate, and sodium hexadecyl sulfate surfactants // Journal of Crystal Growth. 313. 2010. С. 68- 80.
50. Zhong Y., Rogers R.E. Surfactant effects on gas hydrate formation // Chemical Engineering Science. 55. 2000. С. 4175-4187.
51. Гурьева, А.В. Лецитин: свойства и способы получения // Молодой ученый. 2021. № 26 (368). С. 32-40.
52. Дядин Ю.А., Гущин А.Л. Газовые гидраты // Соровской образовательный журнал. 1988. №3. С. 55-64.
53. Истомин В.А., Якушев В.С. Газовые гидраты в природных условиях. М.: Недра, 1992. 236 с.