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Título: Bridging effects in THF clathrate hydrates
Autores: Romanov, Oleg
Fecha: 2014
Publicador: McGill University - MCGILL
Fuente:
Tipo: Electronic Thesis or Dissertation
Tema: Engineering - Chemical
Descripción: Clathrate hydrates are crystalline solids composed of water and a guest molecule,which is often a volatile liquid or a gas. There are many potential applications for gashydrates, such as their use for the transport and storage of various gases, as well as for thesequestration of CO2 in deep waters. However, gas hydrates can also be problematic forthe oil and gas industry, where hydrate formation causes solid plugs that prevent flow inpipelines and damage equipment. For all these processes, hydrate formation consists oftwo stages: nucleation followed by propagation or growth. Full understanding of hydratepropagation mechanisms is still under development and several propagation mechanismshave been identified. The primary focus of this study is the investigation of bridgingphenomena in tetrahydrofuran (THF) hydrates. A combination of infrared and visiblelight cameras was used to investigate dendritic growth and bridge propagation betweenTHF-water solution droplets. Effects of the underlying materials on the bridge formationhave also been studied, and it was concluded that surfaces possessing low thermalconductivity and small contact angle tend to favor dendritic bridging. Finally, increase inroughness of the underlying surface can result in faster bridging between the droplets. Asecondary emphasis of this work was to model the solidification behavior of supercooledTHF hydrate films. Several approaches for modeling the solidification of supercooledliquids were identified and their implementation in the Matlab software package iscurrently underway. Better understanding of the bridging effect and hydrate filmformation will lead to greater knowledge of the hydrate crystallization spread, whichunderlies all hydrate applications.
Les Hydrates de clathrates sont des solides cristallins constitués d'eau et une moléculehôte, qui est souvent un liquide volatil ou un gaz. Il existe de nombreuses applicationspotentielles pour les hydrates de gaz, telles que leur utilisation pour le transport et le stockagede différents gaz, ainsi que pour la séquestration de CO2 dans les eaux profondes. Toutefois,les hydrates de gaz peuvent également être problématiques pour l'industrie du pétrole et dugaz, où la formation d'hydrates solides provoque des bouchons qui empêchent les flux dansles pipelines et peut endommager le matériel. Pour tous ces processus, la formationd'hydrates se compose de deux étapes: nucléation suivie par la propagation ou la croissance.Une bonne compréhension des mécanismes de propagation d’hydrate est encore endéveloppement et plusieurs mécanismes de propagation ont été identifiés. L'objectif principalde cette étude est l'enquête des phénomènes de pontage dans les tétrahydrofuranne (THF)hydrates. Une combinaison de caméras infrarouges et visibles est utilisée pour étudier lacroissance dendritique et la propagation de pont entre les gouttelettes de solution THF - eau.Les effets des matériaux sous-jacents à la formation de ponts ont également été étudiées cequi a mené à conclure que les surfaces qui possèdent une faible conductivité thermique et unfaible angle de contact ont tendance à favoriser un pontage dendritique. De plus,l'augmentation de la rugosité de la surface sous-jacente peut entraîner rapidement despontages entre les gouttes. Un deuxième emphase de ce travail était de modéliser lecomportement de solidification de films d'hydrates de THF sous-refroidi. Plusieurs approchespour la modélisation de la solidification de liquides sous-refroidi ont été identifiées et leurmise en œuvre dans le logiciel Matlab est actuellement en cours. Une meilleurecompréhension de l'effet de transition et de formation du film d'hydrate conduira à unemeilleure compréhension de la propagation de la cristallisation de l'hydrate, qui est la base detoutes les applications d'hydrates.
Idioma: en