DOI: https://doi.org/10.26642/ten-2019-2(84)-149-155

Дослідження термодинамічних умов формування гідратів генераторного газу

Катерина Сергіївна Сай, Павло Богданович Cаїк, Василь Григорович Лозинський, Михайло Володимирович Петльований

Анотація


У цій роботі розглянуто проблеми, що виникають при впровадженні технології підземної газифікації при розробці вугільних родовищ, зокрема з транспортуванням отриманого генераторного газу. Запропоновано перспективний напрям транспортування генераторного газу у вигляді газових гідратів, що скорочує систему промислових і магістральних газопроводів. Аналітичними дослідженнями вдосконалено рівняння Клаузіуса-Клапейрона для умов формування газових гідратів, що враховує наявність надлишку нерівноважних дефектів у фазі 1 (лід + газ → тверда фаза) , що перетворюється у фазу 2 (вода + газ → рідка фаза). При цьому це рівняння доповнене врахуванням теплового ефекту фазових перетворень (тепловим ефектом релаксації дефектів). Суттєве підвищення внутрішньої енергії у вихідному перед фазовими перетвореннями стані газогідрату є накопичення в ньому граничних концентрацій різних дефектів та пустот. Отримання гранично нерівноважних структур у вихідних речовинах за рахунок накопичення у них різного роду нерівноважних пустот, які пов’язані зі збільшенням швидкості теплопередачі, є одним із напрямів активізації процесу протікання фазових змін. Визначено, що енергія релаксації дефектів є термодинамічним стимулом фазових перетворень і твердофазних реакцій, якими можна керувати. Для одночасного зниження температури і тиску необхідне одночасне швидке нагрівання й збільшення тиску.


Ключові слова


газовий гідрат; генераторний газ; тепловий ефект; рівняння Клаузіуса-Клапейрона; фазові перетворення; термодинамічні умови

Повний текст:

PDF

Посилання


Giuliano, G. (2014), «Western Europe and the Long Energy Crisis of the 1970s», Europe in a Globalising World, pp. 147–164.

Falshtynskyi, V.S., Dychkovskyi, R.O., Saik, P.B. et al. (2017), «Formation of thermal fields by the energy-chemical complex of coal gasification», Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, No. 5, pp. 36–42.

Falshtynskyi, V.S., Saik P., Lozynskyi,V. et al. (2018), «Innovative Aspects of Underground Coal Gasification Technology in Mine Conditions», Mining of Mineral Deposits, No. 12 (2), pp. 68–75.

Li, J. and Hu, S. (2017), «History and future of the coal and coal chemical industry in China», Resources, Conservation and Recycling, No. 124, рр. 13–24.

Hamanaka, A., Su, F., Itakura, K. et al. (2017), «Effect of Injection Flow Rate on Product Gas Quality in Underground Coal Gasification (UCG) Based on Laboratory Scale Experiment: Development of Co-Axial UCG System», Energies, No. 10 (2), pp. 238.

Sai'k, P. and Lozyns'kyj, V. (2016), «Generatornyj gaz jak al'ternatyva pryrodnomu gazu», V Materialy II mizhnarodnoi' naukovo-tehnichnoi' konferencii' «Gazogidratni tehnologii' u girnyctvi, naftogazovij spravi, geotehnici ta energetyci», Nacional'nyj girnychyj universytet, Dnipro, pp. 34–35.

Smith, V. (2013), Economics of Natural & Environmental Resources, London, 520 p.

Bondarenko, V., Sai, K., Prokopenko, K. and Zhuravlov, D. (2018), «Thermodynamic and geomechanical processes research in the development of gas hydrate deposits in the conditions of the Black Sea», Mining of Mineral Deposits, No. 12 (2), рр. 104–115.

Pedchenko, M., Pedchenko, L., Nesterenko, T. and Dyczko, A. (2018), «Technological Solutions for the Realization of NGH-Technology for Gas Transportation and Storage in Gas Hydrate Form», Solid State Phenomena, No. 277, pp. 123 – 136.

Koverda, V.P, Reshetnikov, A.V. and Faizullin, M.Z. (2006), «Sposob polucheniya gazovykh gidratov», Patent RU, No. 2270053, Bjuleten' No. 21.

Agafonov, O.V., Snikovs'kyj, O.V. and Djedich, I.O. (2013), «Sposib otrymannja gazovyh gidrativ z gazovoi' sumishi degazacijnoi' sverdlovyny», Patent UA, No. 102659, Bjuleten' No 14.

Melnikov, V. and Gennadinik, V. (2018), «Cryodiversity: the World of Cold on the Earth and in the Solar System», Philosophy and Cosmology, No. 20, pp. 43–54.

Pedchenko, M. and Pedchenko, L. (2017), «Analysis of gas hydrate deposits development by applying elements of hydraulic borehole mining technology», Mining of Mineral Deposits, No. 11 (2), pp. 52–58.

Dyadin, Yu.A. and Gushchin, A.L. (1998), «Gazovye gidraty», Sorosovskii obrazovatel'nyi zhurnal, No. 3, pp. 55–64.

Prigozhin, I. (2001), Vvedenie v termodinamiku neobratimykh protsessov, NICz «Regulyarnaya i khaoticheskaya dinamika», Izhevsk, 160 p.

Prigozhin, I. and Nikolis, Dzh. (1973), «Biologicheskii poryadok, struktura i neustoichivosti», Uspekhi fizicheskikh nauk, No. 109 (3), рр. 517–527.

Khaaze, R. (1967), Termodinamika neobratimykh proczessov, Mir, Moskva, 544 р.

Byurger, M.D. (1971), «Fazovye perekhody», Kristallografiya, No. 16 (6), рр. 10–84.

Svetkina, E.Yu. and Franchuk, V.P. (2003), «Temperaturnye effekty pri vibronagruzhenii», Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, No. 1, рр. 70–72.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Giuliano G. Western Europe and the Long Energy Crisis of the 1970s. / G.Giuliano // Europe in a Globalising World. – 2014. – Р. 147–164.
  2. Formation of thermal fields by the energy-chemical complex of coal gasification / V.S. Falshtynskyi, R.O. Dychkovskyi, P.B. Saik and other // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. – 2017. – № 5. – Р. 36–42.
  3. Innovative Aspects of Underground Coal Gasification Technology in Mine Conditions / V.Falshtynskyi, P.Saik, V. Lozynskyi and other // Mining of Mineral Deposits. – 2018. – № 12 (2). – Р. 68–75.
  4. Li J. History and future of the coal and coal chemical industry in China / J.Li, S.Hu // Resources, Conservation and Recycling. – 2017. – № 124. – Р. 13–24.
  5. Effect of Injection Flow Rate on Product Gas Quality in Underground Coal Gasification (UCG) Based on Laboratory Scale Experiment: Development of Co-Axial UCG System / A.Hamanaka, F.Su, K.Itakura and other // Energies. – 2017. – № 10 (2). – P. 238.
  6. Саїк П. Генераторний газ як альтернатива природному газу / П.Саїк, В.Лозинський // В Матеріали II міжнародної науково-технічної конференції «Газогідратні технології у гірництві, нафтогазовій справі, геотехніці та енергетиці». – Дніпро : Національний гірничий університет, 2016. – С. 34–35.
  7. Smith V. Economics of Natural & Environmental Resources / V.Smith. – London, 2013. – 520 p.
  8. Thermodynamic and geomechanical processes research in the development of gas hydrate deposits in the conditions of the Black Sea / V.Bondarenko, K.Sai, K.Prokopenko, D.Zhuravlov // Mining of Mineral Deposits. – 2018. – № 12 (2). – P. 104–115.
  9. Technological Solutions for the Realization of NGH-Technology for Gas Transportation and Storage in Gas Hydrate Form / M.Pedchenko, L.Pedchenko, T.Nesterenko, A.Dyczko // Solid State Phenomena – 2018. – № 277. – P. 123–136.
  10. Патент RU № 2270053. Способ получения газовых гидратов / В.П. Коверда, А.В. Решетников, М.З. Файзуллин. – Бюл. № 21. – 2006.
  11. Пат. UA № 102659. Спосіб отримання газових гідратів з газової суміші дегазаційної свердловини / О.В. Агафонов, О.В. Сніковський, І.О. Дєдіч та ін. – Бюл. № 14. – 2013.
  12. Melnikov V. Cryodiversity: the World of Cold on the Earth and in the Solar System / V.Melnikov, V.Gennadinik // Philosophy and Cosmology. – 2018. – № 20. – Р. 43–54.
  13. Pedchenko M. Analysis of gas hydrate deposits development by applying elements of hydraulic borehole mining technology / M.Pedchenko, L.Pedchenko // Mining of Mineral Deposits. – 2017. – № 11 (2). – Р. 52–58.
  14. Дядин Ю.А. Газовые гидраты / Ю.А. Дядин, А.Л. Гущин // Соросовский образовательный журнал. – 1998. – № 3. – С. 55–64.
  15. Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов / И.Пригожин. – Ижевск : НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. – 160 с.
  16. Пригожин И. Биологический порядок, структура и неустойчивости / И.Пригожин, Дж.Николис // Успехи физических наук. – 1973. – № 109 (3). – С. 517–527.
  17. Хаазе Р. Термодинамика необратимых процессов / Р.Хаазе. – М. : Мир, 1967. – 544 с.
  18. Бюргер М.Д. Фазовые переходы / М.Д. Бюргер // Кристаллография. – 1971. – № 16 (6). – С. 10–84.
  19. Светкина Е.Ю. Температурные эффекты при вибронагружении / Е.Ю. Светкина, В.П. Франчук // Науковий вісник Національного гірничого університету. – 2003. – № 1. – С. 70–72.


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2019 Катерина Сергіївна Сай, Павло Богданович Cаїк, Василь Григорович Лозинський, Михайло Володимирович Петльований

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.