Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Многократное получение гидратов метана в гидрогелевых системах"

Работа на тему: Многократное получение гидратов метана в гидрогелевых системах
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

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалаврская работа
МНОГОКРАТНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРАТОВ МЕТАНА В ГИДРОГЕЛЕВЫХ СИСТЕМАХ

16.03.01 Техническая физика
Профиль «Техническая физика в нефтегазовых технологиях»

Тюмень 2022 год

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ 5
1.1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ И СТРУКТУРА ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ 5
1.2. ЭФФЕКТ САМОКОНСЕРВАЦИИ 7
1.3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ 8
1.4. СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ СКОРОСТИ И СТЕПЕНИ КОНВЕРСИИ ВОДЫ В ГИДРАТ 10
1.5. МНОГОКРАТНЫЕ ЦИКЛЫ ОБРАЗОВАНИЯ И ДИССОЦИАЦИИ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ 12
1.6. ГИДРОГЕЛЕВЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В МНОГОКРАТНЫХ ЦИКЛАХ ОБРАЗОВАНИЯ И ДИССОЦИАЦИИ ГИДРАТОВ 14
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 18
2.1. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА 18
2.2. РАСЧЕТ СТЕПЕНИ ПЕРЕХОДА ВОДЫ В ГИДРАТ 22
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 25
3.1. ВЛИЯНИЕ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА СРЕДЫ НА ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ 25
3.2. ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА НА ПРОМОТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ГАЗОВОГО ГИДРАТА В ПОРОШКОВЫХ ГИДРОГЕЛЕВЫХ СИСТЕМАХ 28
3.3. ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА ГИДРОГЕЛЕВЫХ ЧАСТИЦ НА ПРОМОТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ГАЗОВОГО ГИДРАТА В ПОРОШКОВЫХ ГИДРОГЕЛЕВЫХ СИСТЕМАХ 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 33

ВВЕДЕНИЕ
Природный газ ? один из наиболее развивающихся и перспективных видов топлива. На сегодняшний день он играет большую роль в удовлетворении мирового спроса на энергию.
В настоящее время применяются различные методы хранения и транспортировки природного газа: транспортировка с использованием трубопровода, транспортировка сжиженного природного газа (СПГ), транспортировка компримированного природного газа при высоком давлении (КПГ), газожидкостная конверсия (ГЖК). Выбор того или иного способа транспортировки зависит от многих факторов, таких как объем перевозимой продукции и удаленность места добычи газа от потребителей.
В настоящее время транспортировка газа в твердой гидратной форме (ГПГ) считается перспективной из-за возможности перевозить газ при отрицательных температурах (около 253 К) и атмосферном давлении. Кроме того, применение газогидратных технологий требует более низких капитальных затрат на перевозку из-за меньших инвестиций в инфраструктуру и оборудование, по сравнению с более затратными способами транспортировки, такими как трубопровод и СПГ.
Однако, промышленное применение газогидратных технологий сдерживают проблемы, связанные с низкими скоростью образования газового гидрата и степенью конверсии воды в гидрат. Кроме того, важным фактором является возможность использования систем в многократных циклах образования-диссоциации гидратов, без снижения эффективности, то есть без снижения скорости и степени конверсии воды в гидрат.
Целью данной работы является разработка системы на основе гидрогелевых частиц для транспортировки газа в твердой гидратной форме, перспективной для использования в многократных циклах образования и диссоциации гидрата метана. Для достижения указанной цели были поставлены и выполнены задачи, приведённые ниже.
Первой задачей являлось определение влияния морфологии системы на степень перехода воды в гидрат. Требовалось выявить влияние добавок наночастиц на морфологические свойства получаемых сред гидратообразования. Также производилось сравнение степеней конверсии воды в гидрат в гидратах, полученных из исследуемых систем.
Второй задачей являлось исследование воспроизводимости циклов образования-диссоциации гидратов в гидрогелевых системах, то есть стабильность системы при проведении многократных циклов образования и диссоциации газовых гидратов.
Третьей задачей являлось исследование возможных способов промотирования процесса образования гидратов за счет использования добавки поливинилового спирта (ПВС) в качестве компонента для насыщения гидрогелевых частиц. Кроме того, производилось сравнение результатов, полученных при применении дистиллированной воды и ПВС в качестве компонентов насыщения гидрогелевых частиц.
Четвертой задачей являлось исследование влияния размера гидрогелевых частиц на промотирование процесса образования газового гидрата в порошковых гидрогелевых системах.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Activation energy of methyl radical decay in methane hydrate / S. Takeya,
K. Nango, T. Sugahara, K. Ohgaki // The Journal of Physical Chemistry A. 2005. Vol. 109(44). Pp. 21086-21088.
2. Application of gas hydrate formation in separation processes: A review of experimental studies / A. Eslamimanesh, A.H. Mohammadi, D. Richon, P. Naidoo, D. Ramjugernath // The Journal of Chemical Thermodynamics. 2012. Vol. 46. Pp. 62-71.
3. Application of the shrinking-core model to the kinetics of repeated formation of methane hydrates in a system of mixed dry-water and porous hydrogel particulates
/ B. Shi, S. Fan, X. Lou // Chemical Engineering Science. 2014. Vol. 109. Pp. 315-325.
4. CO2 hydrate: Synthesis, composition, structure, dissociation behavior, and a comparison to structure I CH4 hydrate / S. Circone, L.A. Stern, S.H. Kirby, W.B. Durham // The Journal of Physical Chemistry A. 2003. Vol. 107(23). Pp. 5529-5539.
5. Economic evaluation of natural gas hydrate as an alternative for natural gas transportation / J. Javanmardi, Kh. Nasrifar, S.H. Najibi, M. Moshfeghian // Applied Thermal Engineering. 2005. Vol. 25. Pp. 1708-1723.
6. ESR observation of self-preservation effect of methane hydrate / S. Takeya,
K. Nango, T. Sugahara, A. Tani, K. Ohgaki // RSC Publishing. 2007. Pp. 585-591.
7. Evidence of liquid water formation during methane hydrates dissociation below the ice point / V.P. Melnikov, A.N. Nestrov, A.M. Reshetnikov, A.G. Zavodovsky // Chemical Engineering Science. 2009. Vol. 64. Pp. 1160-1166.
8. Feste Gashydrate / M.V. Stackelberg // The Science of Nature. 1953. Pp. 25-32.
9. Formation of Gas Hydrates in Natural Gas Transmission Lines / E.G.
Hammerschmidt // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1934. Vol. 26. Pp. 851-855.
10. Formation of supercooled water upon dissociation of propane hydrates at T < 270K / V.P. Melnikov, A.N. Nestrov, A.M. Reshetnikov // Doklady Physics. 2007. Vol. 417(1). Pp. 304-307.
11. Fundamentals and Applications of Gas Hydrates / C.A. Koh, E.D. Sloan,
A.K. Sum, D.T. Wu // Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 2011. Vol. 2. Pp. 237-257.
12. Gas hydrate formation in carbon dioxide+nitrogen+water system: compositional analysis of equilibrium phases / V. Belandria, A. Eslamimanesh, A.H. Mohammadi, D. Richon // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2011. Vol. 50. Pp. 4722-4730.
13. Gas hydrates along the northeastern Atlantic margin: possible hydrate-bound margins instabilities and possible release of methane / J. Mienert, J. Posewang, M. Baumann // Geological Society of London Publications. 1998. Vol. 134. Pp. 275-291.
14. Gas Storage in “Dry Water” and “Dry Gel” Clathrates / B.O. Carter, W. Wang, J. Adams, A. Cooper // Langmuir article. 2010. Vol. 26. Pp. 3186-3193.
15. Gas-Hydrates Self-Preservation Effect. In Physics and Chemistry of Ice / V.
S. Yakushev, V.A. Istomin // Hokkaido Univ Press, Sapporo. 1992. Pp. 136-139.
16. History and Applications of Hydrogels / N. Chirani, L. Yahia, L. Gritsch [et al.] // Journal of Biomedical Sciences. 2015. Vol. 2. P. 1-23.
17. Hydrate non-pipeline technology / J.S. Gudmundsson, M. Mork, O.F. Graff
// International Conference on Gas Hydrates. 2002. Pp. 997-1002.
18. Hydrate Technology for Capturing Stranded Gas / J.S. Gudmundsson, V. Andersson, O. Levik, M. Mork // Annals of the New York Academy of Sciences. 2000. Vol. 912. Pp. 403-410.
19. In situ X-ray diffraction measurements of the selfpreservation effect of CH4 hydrate / S. Takeya, W. Shimada, Y. Kamata // The Journal of Physical Chemistry A. 2001. Vol. 105(42). Pp. 9756-9759.
20. Laboratory analysis of a naturally-occurring gas hydrate from sediment of the gulf of mexico / D.W. Davidson, S.K. Garg, Y.P. Handa, C.I. Ratcliffe, J.A. Ripmeester // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1986. Vol. 50(4). Pp. 619-623.
21. Methane Storage in Dry Water Gas Hydrates / W. Wang, C. Bray, J. Adams, A. Cooper // JACS communication. 2008. Vol.130. Pp. 11608-11609.
22. Multiple methane hydrate formation in powder poly(vinyl alcohol) cryogel for natural gas storage and transportation / L.S. Podenko, A.O. Drachuk, N.S. Molokitina, A.N. Nesterov // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2021. Vol. 88. Pp. 1-8.
23. Natural gas and gas hydrate accumulations within permafrost in Russia / V.S. Yakushev, E.M. Chuvilin // Cold Regions Science and Technology. 2000. Vol. 31(3). Pp. 189-197.
24. Carroll J. Natural Gas Hydrates: A Guide for Engineers. Houston: Gulf Professional Publishing, 2002. 288 p.
25. Phase equilibrium measurements for semi-clathrate hydrates of the (CO2 + N2 + tetra-n-butylammonium bromide) aqueous solution system / A.H. Mohammadi,
A. Eslamimanesh, V. Belandria, D. Richon // The Journal of Chemical Thermodynamic. 2011. Vol. 56. Pp. 3855-3865.
26. Phase equilibrium modeling of clathrate hydrates of methane, carbon dioxide, nitrogen, and hydrogen + water soluble organic promoters using Support Vector Machine algorithm / A. Eslamimanesh, F. Gharagheizi, A.H. Mohammadi, D. Richon // Journal of Chemical & Engineering Data. 2011. Vol. 56. Pp. 3775-3793.
27. Proceedings of Fourth International Conference on Gas Hydrates / L.A. Stern, S. Circone, S.H. Kirby, W.B. Durham // New York Academy of Sciences. 2001. Pp. 1756-1762.
28. Production of Methane Hydrates in Dispersed Frozen Aqueous Solutions of Polyvinyl Alcohol / V.P. Melnikov, L.S. Podenko, A.O. Drachuk, N.S. Molokitina // Doklady Chemistry. 2019. Vol. 487. Pp. 198-202.
29. Properties of the clathrates of hydrogen and developments in their applicability for hydrogen storage / T.A. Strobel, K.C. Hester, C.A. Koh, A.K. Sum,
E.D. Sloan // Chemical Physics Letters. 2009. Vol. 478. Pp. 97-109.
30. Reversible methane storage in porous hydrogel supported clathrates / A. Ding, L. Yang, S. Fan, X. Lou // Chemical Engineering Science. 2013. Vol. 96. Pp. 124-130.
31. “Self-Preservation” of CO2 Gas Hydrates Surface Microstructure and Ice Perfection / A. Falenty, W.F. Kuhs // The Journal of Physical Chemistry A. 2009. Vol. 113. Pp. 15975-15988.
32. Sloan E.D., Koh C.A. Clathrate Hydrates of Natural Gases. 3rd ed. New York: Taylor & Francis Group, 2008. 761 p.
33. Stability at growth of gas hydrate below the ice-hydrate-gas equilibrium line on the P–T phase diagram / V.P. Melnikov, A.N. Nesterov, A.M. Reshetnikov // Chem. Eng. Science. 2010. Vol. 65. Pp. 906-914.
34. Suggested Structures of Water in Inert Gas Hydrates / W.F. Claussen // The Journal of Chemical Physics. 1950. Vol. 19(2). Pp. 259-260.
35. SURFACTANTS IN THE ENVIRONMENT / T. Ivancovic, J. Hrenovic // Arh Hig Rada Toksikol. 2010. Vol. 61. Pp. 95-110.
36. Tetra-n-butylammonium bromide–water / W. Shimada, M. Shiro, H. Kondo,
S. Takeya, H. Oyama, T. Ebinuma, H. Narita // Crystal structure communications. 2005. Vol. 61. Pp. 65-66.
37. The Structure of Chlorine Hydrate / L. Pauling, R.E. Marsh // Proceedings of the National Academy of Sciences. 1951. Vol. 38(2). Pp. 112-118.
38. Алесковский В.Б. Химия твердых веществ. М.: Высшая школа, 1978.256 с.
39. Борьба с гидратообразованием / А.М. Расулов // Газовая промышленность. 2001. № 2. С. 50-52.
40. Бык С.Ш., Макогон Ю.Ф., Фомина В.И. Газовые гидраты. М.: Химия, 1980. 296 с.
41. Влияние твердых микрочастиц на измельчение льда / Л.С. Поденко, Н.С. Молокитина // Тр. десятой междунар. конф. по мерзлотоведению “Ресурсы и риски регионов с вечной мерзлотой”. 2012. С. 423-426.
42. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. 2-е изд. М.: ХИМИЯ, 1976. 541с.
43. Истомин В.А., Якушев В.С. Газовые гидраты в природных условиях.М.: Недра, 1992. 234 с.
44. Макогон, Ю.Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образования и использование. М.: Недра, 1985. 232 с.
45. Образование гидратов природного газа в дисперсном льду, стабилизированном наночастицами диоксида кремния / Л.С. Поденко, А.О. Драчук, Н.С. Молокитина, А.Н. Нестеров // Криосфера Земли. 2017. № 2. С. 43- 51.
46. Патент № 2200727 Российская Федерация, МПК C07C 7/20, F25J 1/02. Способ получения гидратов газов для транспортировки и хранения: заявл. 02.07.1997: опубл. 20.03.2003 / Г.Й. Стейнар.
47. Пористые полимерные гидрогели на основе поливинилового спирта и его производных, содержащих заряженные группы / А.С. Голунова, А.А. Артюхов, А.П. Фомина, М.И. Штильман // Успехи в химии и химической технологии. 2010. С. 23-32.
48. Практическое использование газовых гидратов в горнодобывающей промышленности / Ш.О. Мурадов // Проблемы науки. 2019. № 11. С. 23-25.
49. Предупреждение гидратобразования в газопроводах-отводах и на газораспределительных станциях / В.В. Капыш, Н.В. Кулемин, В.А. Истомин // Вести газовой науки. 2013. С. 125-131.
50. Сравнительные экономические характеристики гидратной транспортировки природного газа / С.И. Долгаев, В.Г. Квон, В.А. Истомин, Ю.А. Герасимов // ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ. 2018. С. 100-115.
51. Технология переработки природных энергоносителей / А.К. Мановян // КолосС. 2004. С. 144-148.