دانلود مقالات ISI درباره هیدرات گازی + ترجمه فارسی

هیدرات های گازی(Gas hydrate) اصولاً ترکیبی از گازهای سبک مثل متان، اتان یا دی اکسیدکربن است که تحت یک شرایط خاص دمایی و فشاری با مولکول های آب ترکیب شده و ماده یی شبیه به یخ را تشکیل می دهد. همان طوری که بیان شد هیدرات در محل هایی که فشار زیاد یا دمای کم وجود داشته باشد، تشکیل می شود و از این رو کاوش های آن در مناطق سردی مثل قطب و کانادا و منطقه سیبری و نیز کف اقیانوس ها در جریان است. این از آن جهت است که از هیدرات گازی به عنوان منبع عظیم برای تامین انرژی یاد می شود چون از لحاظ تئوری در یک حجم از هیدرات گازی متان (در فشار 26 اتمسفر و صفر درجه سانتیگراد) حدود 164 حجم گاز متان وجود دارد. هیدرات گازی معمولاً از دو ساختار کریستالوگرافی تشکیل شده است - ساختار نوع I و ساختار نوعII که از گروه‌های فضایی P m 3 ¯ n {\displaystyle Pm{\overline {3}}n} {\displaystyle Pm{\overline {3}}n} و F d 3 ¯ m {\displaystyle Fd{\overline {3}}m} {\displaystyle Fd{\overline {3}}m} می‌باشند. البته به ندرت یک گروه فضایی دیگر مشاهده می‌شود که از نوع P 6 / m m m {\displaystyle P6/mmm} {\displaystyle P6/mmm} است. (نوعH) سلول واحد نوع I شامل ۴۶ مولکول آب است که دو نوع قفس ایجاد می‌کند-نوع کوچک و نوع بزرگ. برای مثال دی اکسیدکربن در هیدرات دی اکسیدکربن و متان در هیدرات متان از این نوع هستند. سلول واحد نوع II شامل ۱۳۶ مولکول آب است که دو نوع قفس ایجاد می‌کند-نوع کوچک و نوع بزرگ. نوعII از گازهایی مانندN2وO2 تشکیل شده است. سلول واحد نوع H شامل ۳۴ مولکول آب است که سه نوع قفس ایجاد می‌کند - دو نوع کوچک متفاوت و یک نوع بزرگ. برای اینکه هیدرات نوع ۳ به صورت پایدار تشکیل شود لازم است دو نوع بزرگ و کوچک با هم تشکیل شوند. هیدرات‌های نوع ۳ در خلیج مکزیک وجود دارند. شرایط تشکیل هیدرات عبارت است از فشار و دمای مناسب، وجود مولکول آب و وجود مولکول گاز. فرایند تشکیل هیدرات دارای مراحلی کاملاً مشابه با فرایند کریستالیزاسیون بوده و شامل دو مرحله هسته زایی و رشد می‌باشد. مطالعات نشان داده که در صورت بوجود آمدن شرایط لازم کریستال هیدرات فوراً تشکیل نمی‌شود بلکه مدت زمانی طول می‌کشد تا آرایش لازم در میان مولکول‌های آب بوجود آمده و در نتیجه قفس‌ها تشکیل شوند که به این زمان، زمان تأخیر می‌گویند. بازدارنده‌ها مطالعه روی هیدرات‌های گازی از دو منظر ترمودینامیکی و سینتیکی انجام می‌پذیرد. مطالعه ترمودینامیکی شرایط دمایی و فشاری تشکیل هیدرات و مطالعه سینتیکی سرعت تشکیل و رشد کریستال‌های هیدرات گازی را بررسی می‌کنند. در سال‌های اخیر به علت استفاده از بازدارنده هوای ترمودینامیکی در صنعت، توجه مهندسان روی مطالعه ترمودینامیکی هیدرات‌های گازی بوده است ولی امروزه با توجه به روند رو به رشد استفاده از بازدارنده‌های سینتیکی (که سرعت تشکیل هیدرات را تحت تأثیر قرار می‌دهند) بررسی سینتیکی تشکیل هیدرات گازی رو به افزایش است. بازدارنده‌های سینتیکی رشد کریستال‌ها و به تله افتادن هیدروکربن‌ها در شبکهٔ کریستالی یخ را به تأخیر می‌اندازند. اثر آن‌ها به این شکل است که روی مولکول‌های آب جذب سطحی می‌شوند و جلوی تشکیل پیوند شیمیایی مولکول‌های گازی با آب را می‌گیرند. معروف‌ترین بازدارنده‌های سینتیکی پلی وینیل پیرولیدین (PVP)، پلی وینیل کاپرولاکتام(PVCAP)، پلی متیل وینیل لاکتامید (VIMA)، پلی وینیل والرولاکتام (PVVam)، پلی اکریلو پیرولیدین (PAPYD) و ترکیبی از این پلیمرها می‌باشند. این بازدارنده‌ها هزینه عملیاتی کمتری نسبت به بازدارنده‌های ترمودینامیکی دارند و دوستدار محیط زیست بوده و سمی نمی‌باشند.