Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Роль биополимеров в гидратообразовании метана"

Работа на тему: Роль биополимеров в гидратообразовании метана
Оценка: хорошо.
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
РОЛЬ БИОПОЛИМЕРОВ В ГИДРАТООБРАЗОВАНИИ МЕТАНА

16.03.01 Техническая физика
Профиль «Техническая физика в нефтегазовых технологиях»

Тюмень 2022 год

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1. СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ГАЗОГИДРАТОВ 7
1.2. ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРАТОВ В ТЕХНОЛОГИИ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ХРАНЕНИЯ ГАЗОВ 9
1.3. ПРОМОТИРОВАНИЕ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ 10
1.3.1. МЕХАНИЧЕСКОЕ ПРОМОТИРОВАНИЕ 10
1.3.2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ И
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОМОТОРОВ 12
1.3.3. БИОПОЛИМЕРЫ В ПРОМОТИРОВАНИИ
ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ 15
1.4. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ 16
1.4.1. РАЗЛИЧНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ 16
1.4.2. МЕТОД ЯДЕРНО-МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА 17
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 19
2.1. МАТЕРИАЛЫ 19
2.2. МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ 19
2.3. ОБРАЗОВАНИЕ ГИДРАТА МЕТАНА 20
2.4. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЯДЕРНОЙ МАГНИТНОЙ
РЕЛАКСАЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ 21
2.5. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ 23
2.5.1. РАСЧЕТ СТЕПЕНИ КОНВЕРСИИ ВОДЫ В ГИДРАТ 23
2.5.2. РАСЧЕТ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ АМПЛИТУДЫ СИГНАЛА 25
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 26
3.1. КИНЕТИКА ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ МЕТАНА 26
3.2. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДЫ НА КИНЕТИКУ
ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ 29
3.3. АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ РОСТА ГИДРАТА МЕТАНА 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 36

ВВЕДЕНИЕ
Природный газ является неотъемлемой частью энергоснабжения по всему миру, при этом Россия занимает первое место в мире по запасам природного газа, а его экспорт вносит большой вклад в бюджет страны. В связи с этим поднимается вопрос о способе транспортировки и хранении газа.
Наиболее часто используемый способ транспортировки газа трубопроводом при поставке газа с материка на материк или в условиях Крайнего Севера становится проблематичной, вследствие чего приходится использовать другие способы, такие как сжижение и сжатие природного газа. Однако, данные способы транспортировки газа являются взрывоопасными и дорогостоящими из-за сложности данных технологий. Так, для получения сжиженного газа необходима температура порядка –116?.
Таким образом, для удешевления процесса транспортировки и хранения природного газа мировое сообщество ищет альтернативные методы. С помощью газогидратных технологий возможен перевод природного газа в гидратное состояние в целях дальнейшей транспортировки и хранения.
Газогидратные технологии транспортировки и хранения природного газа имеют множество преимуществ, например, экологичность процесса образования гидрата природного газа, так как в данной процессе участвуют лишь молекулы воды и газа. Кроме того, данный метод безопасен не только для окружающей среды, но и для человека, поскольку не является взрывоопасным. Процесс извлечения природного газа из гидрата происходит полностью посредством нагрева газового гидрата или уменьшения давления в емкости, где хранится гидрат. А также газовый гидрат имеет высокую емкость хранения природного газа.
Открытие эффекта самоконсервации еще больше увеличило интерес мировой науки к транспортировке природного газа в гидратной форме. Самоконсервация гидрата метана способствует его хранению при атмосферном давлении и температурах ниже 0?.

Однако, в год Россия добывает порядка 640 миллиарда кубометров природного газа, 35% из которого идет на экспорт, и на данный момент газогидратные технологии не могут справляться даже частично с такими объемами. Препятствием для этого является большое количество непрореагировавшей воды и низкие скорости гидратообразования. Существующие методы промотирования образования гидрата подразделяются на такие как: использование модифицированных реакторов, добавка термодинамических и кинетических промоторов.
Наиболее перспективным способом промотирования образования газового гидрата является использование кинетических промоторов. На сегодняшний день, изучено множество веществ, имеющих промотирующее действие на гидратообразование природного газа, но, многие из исследованных веществ являются токсичными к окружающей среде. В связи с текущей тенденцией по защите окружающей среды, применение токсичных промоторов гидратообразования метана в промышленных масштабах не представляется возможным.
В последние годы, количество научных работ по изучению веществ, соответствующих требованиям экологической повестки, в качестве промотора гидратообразования природного газа кратно возросло.
Таким образом, в данной работе в качестве промоторов гидратообразования исследованы полимеры природного происхождения желатин, агар, ксантановая камедь, йота каррагинан. Все исследуемые полимеры применяются в пищевой промышленности и являются биодеградируемыми.
Целью данной работы являлось определение степени влияния биополимеров гелеобразователей на кинетику образования гидрата метана
Для этого были поставлены следующие задачи:
1. Проведение и анализ результатов экспериментов по изучению влияния выбранных веществ на скорость гидратообразования метана и степени конверсии.
2. Изучение влияния природы биополимеров на скорость гидратообразования метана.
3. Проведение ЯМР-измерений по определению скорости плавления замороженных молотых растворов гелеобразователей.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. A new apparatus to enhance the rate of gas hydrate formation: Application to capture of carbon dioxide/ Linga P. [et al.] // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2013. Vol. 4. Iss. 4. Pp. 630-637.
2. Agar // Pubchem: [website].
3. Alan Davidson, Tom Jaine. The Oxford Companion to Food // Oxford University Press. 2014. 3rd edition. 921 p.
4. Carrageenans and their use in meat products. / Trius A., Sebranek J.G. // Critical reviews in food science and nutrition. 1996. Iss. 36(1-2). Pp. 69–85.
5. Chemical promotion of methane gas hydrates formation for energy storage applications/ Zeinab A. [et al.] // 18th international multidisciplinary scientific geoconference SGEM. 2018. Pp 321-326.
6. Clathrate Hydrates: From Laboratory Science to Engineering Practice, Amadeu/ K. Sum [et al.] // Ind. Eng. Chem. Res. 2009. Vol. 48. Iss. 16. Pp. 7457–7465.
7. Effect of different surfactants on methane hydrate formation rate, stability and storage capacity / H. Ganji [et al.] // Fuel. 2007. Vol. 86. Iss. 3. Pp. 434–441.
8. Effect of polymer nanocomposites on methane hydrate stability and storage capacity / H. Ganji [et al.] // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2013. Vol. 112. Pp. 32–35.
9. Effect of PVA contained in ice on methane hydrate formation and gas storage/ N.S. Molokitina, A.O. Drachuk // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2022. Vol. 97. Pp. 1–11.
10. Effects of chemical modification of PVA by acrylamide, methacrylamide and acrylonitrile on the growth rate of gas hydrate in methane-propane-water system/
H. Roosta [et al.] // Journal of Molecular Liquids. 2018. Vol. 253. Pp. 259–269.
11. Effects of guest gas on pelletizing performance of natural gas hydrate (NGH) pellets/ Murayama T. [et al.] // Proceedings of the 7th international conference on gas hydrates. 2011. Pp. 181–186.
12. Epinephrine hydrochloride // Pubchem: [website].
13. Forming a structure-H hydrate using water and methylcyclohexane jets impinging on each other in a methane atmosphere/ T. Murakami [et al.] // Energy Fuel. 2009. Vol. 23. Pp. 1619–1625.
14. Hydrate-based methane separation from coal mine methane gas mixture by bubbling using the scale-up equipment/ J. Cai [et al.] // Appl. Energ. 2017. Vol. 294. Pp. 1526–1534.
15. Multiple methane hydrate formation in powder poly(vinyl alcohol) cryogel for natural gas storage and transportation / L.S. Podenko [et al.] // Fluid Phase Equilibria. 2017. Vol. 452. Pp. 143–147.
16. Potato starch as methane hydrate promoter/ Fakharian H. [et al.] // Fuel. 2012. Vol. 94. Iss. 1. Pp. 356–360.
17. Promotion Effect of Polymers and Surfactants on Hydrate Formation Rate /
U. Karaaslan, M. Parlaktuna // Energy Fuels. 2002. Vol. 16. Iss. 6. Pp. 1413–1416.
18. Review of methods and applications for promoting gas hydrate formation process/ Zhiming Xia [et al.] // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2022. Vol. 101. Pp. 1–19.
19. Sloan E., Koh A. Clathrate hydrates of natural gases. CRC Press, Taylor and Francis group. 2008. 721 p.
20. Storage of natural gas as frozen hydrate / Gudmundsson J.S. [et al.] // Proceedings of the sixtyseventh annual technical conference and exhibition of SPE 1990. Pp. 699–707.
21. XC Polymer // Pubchem: [website].
22. 9062-07-1 // Pubchem: [website].
23. Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества: свойства и применение. 2-е изд. Л.: Химия. 1981. 304 с.
24. Андреев Н.К. Физико-химические характеристики адсорбированной жидкости и ЯМР-релаксация // Структура и динамика молекулярных систем. 2003. Вып. 10. Ч. 3. С. 53–56.
25. Бани лабораторные // Промкомплект: [website]. 2022.
26. Белоусов Ю.М., Смилга В.П. Что такое мюонный метод исследования вещества // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 1. С. 76-85.
27. Большая медицинская энциклопедия / В.О. Шпикитер, С.С. Белокрысенко, Ю.К. Елецкий [и др.]. М.: Советская энциклопедия, 1978. 528 с.
28. В.А. Истомин, В.С. Якушев. Газовые гидраты в природных условиях. М.: Недра, 1992. 231 с.
29. Воротынцев В.М., Малышев В.М. Газовые гидраты новый класс примесей в особочистых газах и парогазовых смесях// Успехи химии. 1998. Т. 67.
№ 1. С. 87–99.
30. Гиляров М.С. Биологический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. 1986. 864 с.
31. Горшкова О.В. Количественное описание структуры гетерогенных полимерных систем с применение фрактального анализа: специальность 02.00.04 Физическая химия: автореф. дис. канд. хим. наук. Москва, 2010. 22 с.
32. Гюнтер Х. Введение в курс спектроскопии ЯМР. М.: Мир, 1984. 478 с.
33. Е.Б. Свиридов, В.К. Дубовый. Книга о полимерах: свойства и применение, история и сегодняшний день материалов на основе высокомолекулярных соединений. 2-е изд., испр. и доп. Архангельск: САФУ, 2016. 392 с.
34. Краснокутская Е.А., Филимонов В.Д. Спектральные методы исследования в органической химии. Ч. II. ЯМР-спектроскопия, масс- спектрометрия. Томск: Изд-во ТПУ, 2013. 88 с.
35. Ксантановая камедь // ВикипедиЯ: [website].
36. М.Б. Юнусов, Р.М. Хуснутдинов, А.В. Мокшин. Электронные и теплофизические свойства газовых гидратов: результаты моделирования из первых принципов // Физика твёрдого тела. 2021. Т. 63. Вып. 2. С. 308–312.
37. Макин Д.Н., Посмитная Я.С., Керпелева С.Ю. Исследование полимерных пленок методом сканирующей зондовой микроскопии // [б.и.]. 2009. C. 137–141.
38. Сканирующая зондовая микроскопия // Nanoscopy: [website].
39. Сколько газа Россия добывает в год // Росгаз: [website].
40. Сликтер Ч. Основы теории магнитного резонанса. М.: Мир, 1981. 448
с.
41. Файзуллин М.З., Виноградов А.В., Коверда В.П. Свойства газовых
гидратов, полученных неравновесной конденсацией молекулярных пучков // Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52. Вып. 6. С. 852–862.