Техника и технология переработки газа и конденсата (Сборник с результатами исследований специалистов газовой промышленности, полученных в процессе работы), страница 29

Реактор-кристаллизатор I (рис.2) изготовлен из нержавеющей стали, объемом 80 см3 вместе с присоединенным к нему образцовым манометром 2. Использовались в зависимости от области измеряемых давлений манометры класса точности 0,5 на 2 диапазона: от I до 20 кГс/см  и от I до 150 кГс/см . Реактор снабжен мешалкой 3 с магнитным приводом 4, обеспечивавшим энергичное перемешивание системы. Система напуска 5 позволяет откачивать реактор до дав­ления 0,1 Торр с помощью насоса BH-46IM, заполнять газом реак­тор и сбрасывать давление на любом этапе работы. Система термо-статирования дает возможность поддерживать любую выбранную тем­пературу в диапазоне -80...+30 °С с точностью +0,1 °С. Термостат представлял собой теплоизолированную емкость 6 объемом 30 л, за­полненную водно-глицериновой смесью и охлаждаемую холодильной машиной 7 (ФАК-I). Необходимая температура поддерживалась при помощи электронного блока 8 от ультратермостата 11 7 (Германия).

Изучение гидратообразования сводилось к 2-м основным эта­пам - накоплению гидратной фазы и ее последующему разложению и, таким образом, нахождению равновесных условий разложения гидра­тов. Первый этап - получение газового гидрата осуществляли по методике, аналогичной описанной авторами в / 6 /. В реактор вно­сили порцию водно-метанольного раствора заданной концентрации и охлаждали его жидким азотом для уменьшения летучести воды и метанола. Затем систему вакуумировали до остаточного давления 0,1 Торр, размораживали, термостатировали до заданной темпера­туры и заполняли до требуемого давления газовой смесью. Темпера­тура термостатирования и давление газовой смеси выбирались за­ведомо обеспечивающими образование гидратной фазы. Б этих усло­виях при непрерывном перемешивании раствора проводили наработку исследуемого гидрата в количестве, достаточном для дальнейшей работы. Время наработки гидрата в опытах с чистой водой состав­ляло 24-48 ч. В случае использования водно-метанольных раство­ров при концентрации метилового спирта, превышающей 50 мае./?, это время резко возрастало и для 705? раствора составляло (в за­висимости от давления) 10-20 сут. Столь длительное накопление гидрата весьма затрудняло выполнение намеченного цикла иссле­дований. В связи с этим параллельно с традиционной методикой / 6 / определения равновесных условий авторами разработан термо­графический способ нахождения точки равновесия системы "гидрат -

72


раствор - газ". Применение этого метода вследствие его очень, большой чувствительности позволило на порядок уменьшить тре­буемое количество гидратной фазы, а следовательно, сократить время ее наработки до 1-3 сут. Оба примененных способа являются изохорическими и основаны на регистрации параметров, определяю­щих состояние системы при ее нагреве в замкнутом объеме. В пер­вом случае таким параметром является давление над гидратом (точ­нее величина   с(Р/с/т), во втором - температурная характеристика гидратной фазы (ДТА).

На рис.3 представлена типичная кривая d?/di = j ( T ) по первому способу. Максимум на этой кривой и соответствует равно­весным условиям гидратообразования.

Во втором способе для наработки гидрата и снятия его харак­теристик использовали модификацию реактора, представленную на рис.4, В реакционную емкость I вставляли фторопластовый стакан 2 с толщиной боковой стенки 4 мм и днища 25 мм. Объем исследуемого раствора сокращался при этом с 30 до 2-х см3. В реактор вводили две хромелькопелевые термопары (поз.З и 4). Спай одной из термо­пар располагали в массиве фторопластовой стенки, а второй спай -непосредственно в объеме реакционной жидкости (воды либо водно-метанольного раствора). Схема измерения, представленная на рис„4, позволила снимать с термопар 2 значения термоЭДС: Ер характе­ризующее температуру стенки фторопластового стакана и Е2, рав­ное разности ЭДС этих термопар и характеризующее разность тем­ператур исследуемой жидкости и стенки стакана, в которой эта жидкость находится. "Холодные" спаи термопар (поз.5, 6, 7, 8) в ходе всех экспериментов термостатировались при О °С в сосуде Дьюара со льдом., Снимаемые значения E-j- и Eg подключались к клем­мам X и У двухкоординатного самопишущего потенциометра ЛКДС-02 (поз.12). Таким образом, изменяя температуру системы, вели за­пись Е2 = F (Ej) или  дТ = FH (Т), где Т - температура стенки сосуда, а  дТ - разность температур стенки и раствора.

В ходе экспериментов, накопив необходимое количество гид­ратной воды и установив заданное давление газовой смеси в реак­торе, отключали охлаждение термостата 7 (см.рис.2).

Термостат и находящийся в нем реактор при этом медленно нагревались. Скорость нагрева регулировалась нагревательным эле­ментом 10 (см.рис.3), подключаемому к сети переменного тока че­рез ЛАТР II.   Изменяя величину напряжения, подаваемого в ходе

73