Apresentamos um protocolo para medir as propriedades térmicas de amostras de sedimentos sintéticos contendo hidratos compreendendo areia, água, metano e hidrato de metano.
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Artigo de método
Protocolo para medir as propriedades térmicas de um sintético areia-água-gás-hidrato de metano Amostra Supercooled
Neste artigo
Resumo
Resumo
Os hidratos de metano (MHs) estão presentes em grandes quantidades no fundo do oceano e nas regiões do permafrost. O metano e os hidratos de hidrogênio estão sendo estudados como futuros recursos energéticos e meios de armazenamento de energia. Para desenvolver um método para produção de gás a partir de sedimentos naturais contendo MH e tecnologias baseadas em hidratos, é imperativo entender as propriedades térmicas dos hidratos gasosos.
As medições de propriedades térmicas' de amostras compostas por areia, água, metano e MH são difíceis porque o calor de fusão do MH pode afetar as medições. Para resolver este problema, realizamos medições de propriedades térmicas em condições super-resfriadas durante a formação de MH. O protocolo de medição, o método de cálculo da mudança de saturação e as dicas para análise de constantes térmicas da amostra usando técnicas de fonte de plano transiente são descritos aqui.
O efeito do calor de formação de MH na medição é muito pequeno porque a taxa de formação de hidrato de gás é muito lenta. Este método de medição pode ser aplicado às propriedades térmicas do sistema de hidrato de gás-água-gás convidado, que contém hidrogênio, CO2 e hidratos de ozônio, porque a baixa taxa de formação característica do hidrato de gás não é exclusiva do MH. O ponto-chave deste método é a baixa taxa de transição de fase do material alvo. Portanto, este método pode ser aplicado a outros materiais com baixas taxas de transição de fase.
Introdução
Hidratos de gás são compostos cristalinos que compreendem estruturas de gaiola de moléculas de água ligadas a hidrogênio que contêm moléculas hóspedes na gaiola 1. Grandes quantidades de hidratos de metano (MHS) nas regiões de permafrost fundo do oceano e são recursos de energia no futuro interessantes, mas pode afetar as condições climáticas globais 2.
Em março de 2013, o óleo Japão, Gás e Metais National Corporation realizou o primeiro teste de produção offshore do mundo para extrair gás a partir de sedimentos MH-rolamento naturais no leste Nankai Trough pelo "método de despressurização" 3,4.
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Protocolo
Nota: Por favor, consulte todas as fichas de dados de segurança do material relevantes como este estudo utiliza alta pressão inflamável gás metano e um grande reservatório de alta pressão. Usar um capacete, óculos de segurança e botas de segurança. Se o sistema de controlo pára temperatura, a pressão no recipiente aumenta com MH dissociação. Para evitar acidentes, o uso de um sistema de válvula de segurança é fortemente recomendada para libertar automaticamente o gás de metano para a atmosfera. O sistema de válvula de segurança pode trabalhar sem fornecimento de energia elétrica.
1. Preparação das amostras de gás de areia-água-de metano
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Resultados
A Figura 2a mostra o perfil de temperatura que não é afectada por MH fusão. AT C é a mudança de temperatura devido à medição "constantes térmicas. A Figura 2B mostra o perfil de temperatura que é afectada por MH fusão. O perfil na Figura 2b não pode ser analisada por meio das equações 1 e 2, porque estas equações são derivados assumindo condições estáveis de amostra.
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Discussão
foi avaliado o efeito do calor formação de MH por medição. O calor formação de HM foi estimada a partir dos produtos da taxa de mudança de S h, como mostrado na Figura 3b, e a entalpia de formação H = 52,9 kJ mol -1 para MH 14. Por conseguinte, a mudança de temperatura máxima foi de 0,00081 ° C seg -1. Isto foi muito menor do que o aumento de temperatura AT C do sensor TPS entre 1 ° C e 1,5 ° C durante o intervalo de tempo.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecimentos
Este estudo foi financiado pelo Consórcio de Pesquisa MH21 de hidrato de metano Recursos no Japão e no Programa Nacional de Hidratos de metano exploração por parte do Ministério da Economia, Comércio e Indústria. Os autores gostariam de agradecer T. Maekawa e S. Goto para a sua assistência com os experimentos.
figuras Reproduzido com permissão de (Muraoka, M., Susuki, N., Yamaguchi, H., Tsuji, T., Yamamoto, Y., combustíveis energéticos, 29 (3), 2015, 1345-1351, 2015, DOI.: 10.1021 / ef502350n). Copyright (2015) American Chemical Society.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Sonda térmica TPS, sensor de disco quente | Hot Disk AB Co., Suécia | #7577 | Tipo de sensor Kapton, raio do sensor 2.001 mm |
| Analisador de propriedades térmicas de disco quente | Hot Disk AB Co., Suécia | TPS 2500 | |
| Toyoura | Keiseki Kogyo Co., Ltd., Japão | N/A | |
| Gás metano, 99,9999% | Tokyo Gas Chemicals Co., Ltd., Japão | N/A | Grau 6 N, Volume 47 L, Pressão de carga 14.7 |
| Sistema de Purificação de Água MPa, Elix Advantage 3 | Merck Millipore., EUA | N/A | 5 MΩ cm (a 25 ° C) resistividade |
| Mesa vibratória, Empacotador de vibração | Sinfonia Technology Co. Ltd., Japão | VGP-60 | |
| Chiller, Termostático Circulador de Banho | THOMAS KAGAKU Co., Ltd., Japão | TRL-40SP | |
| Coorant, Salmoura Aurora | Tokyo Fine Chemical Co.,Ltd., Japão | N/A | etilenoglicol 71 wt% |
| Medidor de temperatura | Nitto Kouatsu., Japão | N/A | Pt 100, detector de temperatura de resistência de platina tipo bainha |
| Medidor de pressão | Kyowa Electronic Instruments., Japão | PG-200 KU | |
| Registrador de dados | KEYENCE., Japão | NR-500 | |
| Controlador de fluxo de massa | OVAL Co., Japão | F-221S-A-11-11A | Fluxo máximo 2.000 N ML/ M, pressão máxima de projeto 19,6 Mpa |
Referências
- Sloan, E. D., Koh, C. A. Clathrate Hydrates of Natural Gases, 3rd ed. , 3rd ed, CRC Press. Boca Raton, FL. (2007).
- Hatzikiriakos, S. G., Englezos, P. The relationship between global warming and methane gas hydrates in the earth. Chem. Eng. Sci. 48 (23), 3963-3969 (1993).
- Yamamoto, K.....
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Reimpressões e permissões
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