Presentamos un protocolo para medir las propiedades térmicas de muestras de sedimentos sintéticos portadores de hidratos que comprenden arena, agua, metano e hidrato de metano.
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Artículo de método
Protocolo para la medición de las propiedades térmicas de un hidrato muestra sintética de arena-agua-gas metano a sobrefusión
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Resumen
Resumen
Los hidratos de metano (MHs) están presentes en grandes cantidades en el fondo oceánico y en las regiones de permafrost. Los hidratos de metano e hidrógeno se están estudiando como futuros recursos energéticos y medios de almacenamiento de energía. Para desarrollar un método para la producción de gas a partir de sedimentos naturales que contienen MH y tecnologías basadas en hidratos, es imperativo comprender las propiedades térmicas de los hidratos de gas.
Las mediciones de las propiedades térmicas de muestras que comprenden arena, agua, metano y MH son difíciles porque el calor de fusión de MH puede afectar las mediciones. Para resolver este problema, realizamos mediciones de propiedades térmicas en condiciones de superenfriamiento durante la formación de MH. Aquí se describe el protocolo de medición, el método de cálculo del cambio de saturación y los consejos para el análisis de constantes térmicas de la muestra utilizando técnicas de fuente de plano transitorio.
El efecto del calor de formación de MH en la medición es muy pequeño porque la tasa de formación de hidratos de gas es muy lenta. Este método de medición se puede aplicar a las propiedades térmicas del sistema de hidrato de gas-agua-gas huésped, que contiene hidrógeno,CO2 e hidratos de ozono, porque la baja tasa de formación característica del hidrato de gas no es exclusiva de MH. El punto clave de este método es la baja tasa de transición de fase del material objetivo. Por lo tanto, este método se puede aplicar a otros materiales que tienen bajas tasas de transición de fase.
Introducción
Los hidratos de gas son compuestos cristalinos que comprenden estructuras de jaula de moléculas de agua con enlaces de hidrógeno que contienen moléculas huésped en la jaula 1. Grandes cantidades de hidratos de metano (MHS) en las regiones de permafrost y suelo marino son los recursos energéticos futuros interesantes, pero pueden afectar a las condiciones del clima mundial 2.
En marzo de 2013, el Japan Oil, Gas y Metales de la Corporación Nacional llevaron a cabo la primera prueba de producción en alta mar del mundo para extraer gas de los sedimentos naturales que devengan MH en el este de Nankai Trough utilizando el ....
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Protocolo
Nota: Por favor, consulte a todas las hojas de datos de seguridad de materiales relevantes ya que este estudio utiliza gas metano inflamable de alta presión y un recipiente de alta presión grande. Use un casco, gafas de seguridad y botas de seguridad. Si el sistema de control de la temperatura se detiene, la presión en el recipiente aumenta con MH disociación. Para evitar accidentes, el uso de un sistema de válvula de seguridad se recomienda para liberar automáticamente el gas metano a la atmósfera. El sistema de válvula de seguridad puede funcionar sin fuente de alimentación eléctrica.
1. Preparación de las muestras de gases de arena-agua-....
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Resultados
La figura 2a muestra el perfil de temperatura que no está afectada por MH fusión.? T c es el cambio de temperatura debido a la medida constantes térmicas. La Figura 2B muestra el perfil de temperatura que está afectada por MH fusión. El perfil en la Figura 2b no se puede analizar a través de las ecuaciones 1 y 2 debido a que estas ecuaciones se derivan asumiendo condiciones de la muestra estables.
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Discusión
Se estimó el efecto del calor formación de MH en la medición. El calor de formación MH se estimó a partir de productos de la tasa de cambio de S h como se muestra en la Figura 3b y la entalpía de formación de H = 52,9 kJ mol -1 para MH 14. En consecuencia, el cambio de temperatura máxima era de 0,00081 ° C sec -1. Esto fue mucho menor que el aumento de temperatura? T c del sensor TPS entre 1 ° C y 1,5 ° C durante el interv.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este estudio fue apoyado financieramente por el Consorcio de Investigación de Recursos MH21 hidrato de metano en Japón y el Programa Nacional de hidratos de metano por el Ministerio de Economía, Comercio e Industria. Los autores desean agradecer a T. Maekawa y S. Goto por su ayuda con los experimentos.
cifras Reproducido con permiso del (Muraoka, M., Susuki, N., Yamaguchi, H., Tsuji, T., Yamamoto, Y., Energy Fuels, 29 (3), 2015, 1345-1351, 2015, DOI.: 10.1021 / ef502350n). Derechos de autor (2015) American Chemical Society.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Sonda térmica TPS, sensor de disco caliente | Hot Disk AB Co., Suecia | #7577 | Tipo de sensor Kapton, radio del sensor 2.001 mm |
| Analizador de propiedades térmicas de disco caliente | Hot Disk AB Co., Suecia | TPS 2500 | |
| Arena de sílice estándar Toyoura | Keiseki Kogyo Co., Ltd., Japón | N/A | |
| Gas metano, 99.9999% | Tokyo Gas Chemicals Co., Ltd., Japón | N/A | Grado 6 N, Volumen 47 L, presión de carga 14.7 |
| Sistema de purificación de agua MPa, Elix Advantage 3 | Merck Millipore., EE. UU. | N/A | 5 MΩ cm (a 25 ° C) |
| , empacador Vivratory | Sinfonia Technology Co. Ltd., Japón | VGP-60 | |
| Enfriador, Circulador de baño termostático | THOMAS KAGAKU Co., Ltd., Japón | TRL-40SP | |
| Coorant, salmuera de Aurora | Tokyo Fine Chemical Co., Ltd., Japón | N/A | etilenglicol 71 wt% |
| Medidor de temperatura | Nitto Kouatsu., Japón | N/A | Pt 100, detector de temperatura de resistencia de platino tipo vaina |
| Manómetro | Kyowa Electronic Instruments., Japón | PG-200 KU | |
| Registrador de datos | KEYENCE., Japón | NR-500 | |
| Controlador de flujo másico | OVAL Co., Japón | F-221S-A-11-11A | Caudal máximo 2.000 N ml/ M, presión máxima de diseño 19.6 Mpa |
Referencias
- 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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