Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Klatrat hidratlar (veya gaz klatratlar, gaz hidratlar), su içeren, kristal yapılı katılardır; birbirine hidrojen bağları kurarak "kafes" yapı oluşturmuş su molekülleri içine hapsolmuş küçük moleküllerdir (tipik olarak gaz molekülleri). Bir diğer deyimle, klatrat hidratlar, kafes bileşiklerdir, konak molekül sudur, konuk molekül de tipik olarak bir gazdır. Hapsolmuş molekülün desteği olmaksızın klatrat hidratların kafes yapısı göçer ve buzun kristal yapısı veya sıvı su meydana gelir. Çoğu düşük moleküler ağırlıklı gazlar (O2, H2, N2, CO2, CH4, H2S, Ar, Kr ve Xe) ayrıca bazı hidrokarbonlar ve freonlar uygun basınç ve sıcaklıkta oluştururular. Klatrat hidratlar kimyasal bileşik değildirler çünkü hapsolmuş moleküller kafese bağlı değildirler. Klatrat hidratların oluşumu ve bozunumu birinci dereceden bir faz geçişidir, bir kimyasal tepkime değildir. Moleküler düzeyde bunların oluşum ve bozunum mekanizması henüz iyi anlaşılmamıştır. Klatrat hidratlar ilk 1810'da Sir Humphry Davy tarafından belgelenmiştir.
Klatratların doğada büyük miktarlarda var olduğu bulunmuştur. Yaklaşık 6.4 trilyon (yani 6,4x1012) ton metan, okyanus tabanında metan klatrat yatakları içinde hapis durumdadır. Bu yataklar Norveç kıta sahanlığında, 'nın kuzey yamacında bulunabilir. Klatratlar (permafrost) içinde de bulunabilirler, kuzeybatı Kanada'da Mackenzie Deltasındaki olduğu gibi. Bu doğal gaz hidratları muazzam bir enerji kaynağı olarak görülmektedirler ama ekonomik bir çıkarma yöntemi henüz bulunmamamıştır. Hidrokarbon klatratları petrol endüstrisi için problem yaratırlar çünkü bunlar petrol borularında oluşup çoğu zaman tıkanmaya yol açarlar. Deniz dibinde oluşturulması, atmosferdeki sera gazlarının giderilmesi ve iklim değişikliğinin önüne geçmek için bir yöntem olarak öne sürülmüştür.
Klatratların bazı dış planetlerde, aylarda ve Neptün ötesi cisimlerde çok miktarda bulunduğu tahmin edilmektedir.
Yapı
Gaz hidratlar genelde iki kristalografik kübik yapı oluşturur; bunlar yapı (tip) I ve yapı (tip) II olarak adlandırılır ve sırasıyla 
ve 
uzay gruplarına karşılılık gelir. Nadir olarak 
uzay grubuna ait üçüncü bir altgensel yapı da (Tip H) görülebilir.
Tip I'in birim hücresi 46 su molekülünden oluşur, bunlar biri küçük, biri büyük iki tip kafes meydana getirir. Birim hücrede Küçük kafesten iki tane, büyük olandan altı tane vardır. Küçük kafes beşgenli bir dodekahedron (512), büyük olan ise bir tetradekahedron (on dört yüzlü), daha doğrusu, (51262), bunlar beraberce bir oluşturur. Tip I hidratları oluşturan tipik konuklar, içinde bulunan CO2 ve metan klatrat içinde bulunan CH4'tür.
Tip II birim hücresi 146 su molekülünden oluşur, bunlar da iki tip kafes meydana getirir - küçük ve büyük. Bu durumda 16 küçük kafesle birlikte sekiz büyük kafes vardır. Küçük kafesin yapısı gene beşgenli dodekahedrondur (512) ama büyük olan bir heksadekahedrondür (16 yüzlü). Tip II hidratlar O2 ve N2 gibi gazlardan oluşur.
Tip H'nin birim hücresi 34 su molekülünden oluşur, bunlar üç tip kafes meydana getirir: iki farklı küçük tip ve bir büyük tip. Bu durumda birim hücrede üç adet 512 tipli küçük kafes, on iki adet 435663 tipli küçük kafes ve bir büyük 51268 kafes vardır. Tip H'nin kararlı bir şekilde meydan gelmesi iki konuk gazın (büyük ve küçük) işbirliğini gerektirir. Büyük boşluk büyük moleküllerin (örneğin bütan, hidrokarbonlar) yerleşmesini sağlar, ama bunun için yardımcı küçük gazların diğer boşlukları doldurup onların yapısını desteklemesi gerekir.
Dünyada hidratlar
Doğal gaz hidratları
Dünyada gaz hidratlar doğal olarak deniz tabanında, okyanus dibindeki tortularda, derin göllerdeki tortularda (örneğin Baykal Gölü) ve (permafrost) bölgelerde bulunur. metan hidrat yataklarında önemli miktarda metan olabileceği (1015 ila 1017 metre küp) iddia edilmiştir. bunlar potansiyel bir enerji kaynağı olarak büyük öneme sahiptir. Bu yatakların bozunması ile metanın toplu şekilde atmosfere salınması küresel bir iklim değişikliğine yol açabilir, çünkü karbon dioksitten de daha etkili bir sera gazıdır. Bu tür metan yatakların hızlı bozunumu bir yaratabilir, toprak kayması, deprem ve tsunamiye yol açma potansiyelinden dolayı. Doğal gaz hidratları sadece metan değil, diğer hidrokarbon gazları, hidrojen sülfür ve karbon dioksit de içerirler. Kutuplardaki buz örneklerinin içinde a sıklıkla rastlanır. Tiyal bölgelerdeki Pingolarda da metan hidrat bulunur. Similar structures are found in deep water related to methane leakages.
Boru hatlarında gaz hidratları
Boru hatlarında hidrat oluşumu için uygun termodinamik şartlar sık sık oluşur. Bu arzu edilmeyen bir olaydır çünkü klatrat kristalleri kümelenip boruyu tıkayabilir. Petrolün zamanında teslim edilememesinden kaynakalanan ekonomik zararların yanı sıra, valv ve cihazlara da zarar gelir.
Hidrat oluşumunu engelleme
Hidratlar kümelenip boru duvarına yapışma eğilimi gösterirler ve bunun sonucunda boru tıkanır. Hidratlar oluşunca sıcaklık artırılarak ve/veya basınç azaltılarak bunların bozunması sağlanabilir. Bu şartlarda dahi klatrat bozunumu yavaş bir süreçtir. Dolayısıyla, temel çözümü problemin meydana gelmesini engellemekle başlar. Bu konuda yapılabilecek olanlar şunlardır:
- ile hidrat oluşum sıcaklığını düşürmek.
- Geçici olarak işlem sıcaklığını değiştirmek
- Hidrat denge şartlarını daha düşük sıcaklık ve daha yüksek basınca doğru değiştirmek veya reaksiyon inhibitörleri kullanarak hidrat oluşum süresini artırmak.
İzlenecek yöntemler, basınç, sıcaklık, malzeme (gaz, sıvı, suyun varlığı, gibi işletim şartlarına bağlıdır.
Hidrat inhibitörleri
Hidratların oluşabileceği parametreler dahilinde çalışırken bunların oluşumunu engellemek gene de mümkündür. Gerekli kimyasallar eklenerek gazın terkibini değiştirilir, böylece hidrat oluşum sıcaklığı azaltılır ve/veya oluşum geciktirilir. Genelde iki seçenek vardır.
- Termodynamik inhibitörler
- Kinetik inhibitörler/anti-kümelendiriciler
En yaygın termodinamik inhibitörler metanol, monoetilen glikol (MEG) ve dietilen glikoldur (DEG). Bu sonuncusuna glikol olarak değinilir. Bunların hepsi karışımdan geri alınabilir ve tekrar kullanılabilir ama genelde metanolun tekrar kullanımı ekonomik değildir. Sicaklığın −10 °C ve altında olduğu uygulamalarda MEG, DEG'e tercih edilir, yüksek vizkozite ve düşük sıcaklıktan dolayı. Trietilen glikolün buhar basıncı fazla düşüktür, bir gaz akımına enjekte etmek uygun değildir. MEG ve DEG'e kıyasla metanolün daha büyük bir oranı gaz fazına geçip kaybolur.
Kinetik inhibitörler ve anti kümelendiricilerin saha operasyonunda kullanılması hâlen yeni ve gelişmekte olan bir teknolojidir. Ayrıntılı testler ve optimizasyon gerekmektedir. Kinetik inhibitörler çekirdeklenmeyi engellemesine karşın, anti kümelendiriciler gaz hidrat kristallerinin birbirine yapışmasını engellerler. Bu iki tip inhibitör düşük dozajlı hidrat inhibtörleri olarak bilinir çünkü konvansiyonel termodinamik inhibitörlerden çok daha düşük konsantrasyonlara gerek gösterirler. Kinetik inhibitörler (ki etkili olmak için su ve hidrokarbon karışımı gerektirmezler) genelde polimer veya kopolimerlerdir. Anti-kümelendiriciler ise su ve hidrokarbon karışımı gerektirir ve çift kutuplu (zwitterionic) oluşur, bu sürfaktanlar hem hidratlar hem de hidrokarbonlara bağlanarak etki eder.
Ayrıca bakınız
Kaynakça
- ^ Gao, S; House, W; Chapman, WG (2005). "NMR MRI Study of Gas Hydrate Mechanisms". The journal of physical chemistry. B. 109 (41). American Chemical Society. ss. 19090-19093. doi:10.1021/jp052071w. (PMID) 16853461. 21 Kasım 2015 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 3 Ağustos 2009.
- ^ Gao S (2005). "NMR and Viscosity Investigation of Clathrate Formation and Dissociation". Ind.Eng.Chem.Res. Cilt 44. Americal Chemical Society. ss. 7373-7379. doi:10.1021/ie050464b. 21 Kasım 2015 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 3 Ağustos 2009.
- ^ Ellen Thomas (Kasım 2004). "Clathrates: little known components of the global carbon cycle". Wesleyan University. 19 Haziran 2015 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 13 Aralık 2007.
- ^ Buffett, B.; Archer, D. (2004). "Global inventory of methane clathrate: sensitivity to changes in the deep ocean". ss. 185-199. Earth Planet. Sci. Lett. 227 (2004).
- ^ von Stackelberg, M. & Müller, H. M. (1954) Zeitschrift für Elektrochemie 58, 1, 16, 83
- ^ Sloan E. D., Jr. (1998) Clathrate hydrates of natural gases. Second edition, Marcel Dekker Inc.:New York.
- ^ http://www.newscientist.com/article/dn16848-ice-that-burns-could-be-a-green-fossil-fuel.html 11 Mart 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde . Ice that burns could be a green fossil fuel New Scientist 26 March 2009 by Michael Marshall
- ^ Ussler, W.; Paull, C. K.; Lorenson, T.; Dallimore, S.; Medioli, B.; Blasco, S.; McLaughlin, F.; Nixon, F. M. (Aralık 2005). "Methane Leakage from Pingo-like Features on the Arctic Shelf, Beaufort Sea, NWT, Canada". Physics Abstract Service. SAO/NASA ADS. 3 Ocak 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 9 Mart 2008.
- ^ Shuqiang Gao, “Investigation of Interactions between Gas Hydrates and Several Flow Assurance Elements”, Energy and Fuels, 22 (5), 3150–3153, 2008.
Dış bağlantılar
| Wikimedia Commons'ta Klatrat hidrat ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır. |
- Gaz hidrat nedir?21 Ocak 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Donmuş Yakıtlar
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Klatrat hidratlar veya gaz klatratlar gaz hidratlar su iceren kristal yapili katilardir birbirine hidrojen baglari kurarak kafes yapi olusturmus su molekulleri icine hapsolmus kucuk molekullerdir tipik olarak gaz molekulleri Bir diger deyimle klatrat hidratlar kafes bilesiklerdir konak molekul sudur konuk molekul de tipik olarak bir gazdir Hapsolmus molekulun destegi olmaksizin klatrat hidratlarin kafes yapisi gocer ve buzun kristal yapisi veya sivi su meydana gelir Cogu dusuk molekuler agirlikli gazlar O2 H2 N2 CO2 CH4 H2S Ar Kr ve Xe ayrica bazi hidrokarbonlar ve freonlar uygun basinc ve sicaklikta olustururular Klatrat hidratlar kimyasal bilesik degildirler cunku hapsolmus molekuller kafese bagli degildirler Klatrat hidratlarin olusumu ve bozunumu birinci dereceden bir faz gecisidir bir kimyasal tepkime degildir Molekuler duzeyde bunlarin olusum ve bozunum mekanizmasi henuz iyi anlasilmamistir Klatrat hidratlar ilk 1810 da Sir Humphry Davy tarafindan belgelenmistir Klatratlarin dogada buyuk miktarlarda var oldugu bulunmustur Yaklasik 6 4 trilyon yani 6 4x1012 ton metan okyanus tabaninda metan klatrat yataklari icinde hapis durumdadir Bu yataklar Norvec kita sahanliginda nin kuzey yamacinda bulunabilir Klatratlar permafrost icinde de bulunabilirler kuzeybati Kanada da Mackenzie Deltasindaki oldugu gibi Bu dogal gaz hidratlari muazzam bir enerji kaynagi olarak gorulmektedirler ama ekonomik bir cikarma yontemi henuz bulunmamamistir Hidrokarbon klatratlari petrol endustrisi icin problem yaratirlar cunku bunlar petrol borularinda olusup cogu zaman tikanmaya yol acarlar Deniz dibinde olusturulmasi atmosferdeki sera gazlarinin giderilmesi ve iklim degisikliginin onune gecmek icin bir yontem olarak one surulmustur Klatratlarin bazi dis planetlerde aylarda ve Neptun otesi cisimlerde cok miktarda bulundugu tahmin edilmektedir YapiFarkli gaz hidratlari olusturan kafesler Gaz hidratlar genelde iki kristalografik kubik yapi olusturur bunlar yapi tip I ve yapi tip II olarak adlandirilir ve sirasiyla Pm3 n displaystyle Pm overline 3 n ve Fd3 m displaystyle Fd overline 3 m uzay gruplarina karsililik gelir Nadir olarak P6 mmm displaystyle P6 mmm uzay grubuna ait ucuncu bir altgensel yapi da Tip H gorulebilir Tip I in birim hucresi 46 su molekulunden olusur bunlar biri kucuk biri buyuk iki tip kafes meydana getirir Birim hucrede Kucuk kafesten iki tane buyuk olandan alti tane vardir Kucuk kafes besgenli bir dodekahedron 512 buyuk olan ise bir tetradekahedron on dort yuzlu daha dogrusu 51262 bunlar beraberce bir olusturur Tip I hidratlari olusturan tipik konuklar icinde bulunan CO2 ve metan klatrat icinde bulunan CH4 tur Tip II birim hucresi 146 su molekulunden olusur bunlar da iki tip kafes meydana getirir kucuk ve buyuk Bu durumda 16 kucuk kafesle birlikte sekiz buyuk kafes vardir Kucuk kafesin yapisi gene besgenli dodekahedrondur 512 ama buyuk olan bir heksadekahedrondur 16 yuzlu Tip II hidratlar O2 ve N2 gibi gazlardan olusur Tip H nin birim hucresi 34 su molekulunden olusur bunlar uc tip kafes meydana getirir iki farkli kucuk tip ve bir buyuk tip Bu durumda birim hucrede uc adet 512 tipli kucuk kafes on iki adet 435663 tipli kucuk kafes ve bir buyuk 51268 kafes vardir Tip H nin kararli bir sekilde meydan gelmesi iki konuk gazin buyuk ve kucuk isbirligini gerektirir Buyuk bosluk buyuk molekullerin ornegin butan hidrokarbonlar yerlesmesini saglar ama bunun icin yardimci kucuk gazlarin diger bosluklari doldurup onlarin yapisini desteklemesi gerekir Dunyada hidratlarDogal gaz hidratlari Dunyada gaz hidratlar dogal olarak deniz tabaninda okyanus dibindeki tortularda derin gollerdeki tortularda ornegin Baykal Golu ve permafrost bolgelerde bulunur metan hidrat yataklarinda onemli miktarda metan olabilecegi 1015 ila 1017 metre kup iddia edilmistir bunlar potansiyel bir enerji kaynagi olarak buyuk oneme sahiptir Bu yataklarin bozunmasi ile metanin toplu sekilde atmosfere salinmasi kuresel bir iklim degisikligine yol acabilir cunku karbon dioksitten de daha etkili bir sera gazidir Bu tur metan yataklarin hizli bozunumu bir yaratabilir toprak kaymasi deprem ve tsunamiye yol acma potansiyelinden dolayi Dogal gaz hidratlari sadece metan degil diger hidrokarbon gazlari hidrojen sulfur ve karbon dioksit de icerirler Kutuplardaki buz orneklerinin icinde a siklikla rastlanir Tiyal bolgelerdeki Pingolarda da metan hidrat bulunur Similar structures are found in deep water related to methane leakages Boru hatlarinda gaz hidratlariBoru hatlarinda hidrat olusumu icin uygun termodinamik sartlar sik sik olusur Bu arzu edilmeyen bir olaydir cunku klatrat kristalleri kumelenip boruyu tikayabilir Petrolun zamaninda teslim edilememesinden kaynakalanan ekonomik zararlarin yani sira valv ve cihazlara da zarar gelir Hidrat olusumunu engelleme Hidratlar kumelenip boru duvarina yapisma egilimi gosterirler ve bunun sonucunda boru tikanir Hidratlar olusunca sicaklik artirilarak ve veya basinc azaltilarak bunlarin bozunmasi saglanabilir Bu sartlarda dahi klatrat bozunumu yavas bir surectir Dolayisiyla temel cozumu problemin meydana gelmesini engellemekle baslar Bu konuda yapilabilecek olanlar sunlardir ile hidrat olusum sicakligini dusurmek Gecici olarak islem sicakligini degistirmek Hidrat denge sartlarini daha dusuk sicaklik ve daha yuksek basinca dogru degistirmek veya reaksiyon inhibitorleri kullanarak hidrat olusum suresini artirmak Izlenecek yontemler basinc sicaklik malzeme gaz sivi suyun varligi gibi isletim sartlarina baglidir Hidrat inhibitorleri Hidratlarin olusabilecegi parametreler dahilinde calisirken bunlarin olusumunu engellemek gene de mumkundur Gerekli kimyasallar eklenerek gazin terkibini degistirilir boylece hidrat olusum sicakligi azaltilir ve veya olusum geciktirilir Genelde iki secenek vardir Termodynamik inhibitorler Kinetik inhibitorler anti kumelendiriciler En yaygin termodinamik inhibitorler metanol monoetilen glikol MEG ve dietilen glikoldur DEG Bu sonuncusuna glikol olarak deginilir Bunlarin hepsi karisimdan geri alinabilir ve tekrar kullanilabilir ama genelde metanolun tekrar kullanimi ekonomik degildir Sicakligin 10 C ve altinda oldugu uygulamalarda MEG DEG e tercih edilir yuksek vizkozite ve dusuk sicakliktan dolayi Trietilen glikolun buhar basinci fazla dusuktur bir gaz akimina enjekte etmek uygun degildir MEG ve DEG e kiyasla metanolun daha buyuk bir orani gaz fazina gecip kaybolur Kinetik inhibitorler ve anti kumelendiricilerin saha operasyonunda kullanilmasi halen yeni ve gelismekte olan bir teknolojidir Ayrintili testler ve optimizasyon gerekmektedir Kinetik inhibitorler cekirdeklenmeyi engellemesine karsin anti kumelendiriciler gaz hidrat kristallerinin birbirine yapismasini engellerler Bu iki tip inhibitor dusuk dozajli hidrat inhibtorleri olarak bilinir cunku konvansiyonel termodinamik inhibitorlerden cok daha dusuk konsantrasyonlara gerek gosterirler Kinetik inhibitorler ki etkili olmak icin su ve hidrokarbon karisimi gerektirmezler genelde polimer veya kopolimerlerdir Anti kumelendiriciler ise su ve hidrokarbon karisimi gerektirir ve cift kutuplu zwitterionic olusur bu surfaktanlar hem hidratlar hem de hidrokarbonlara baglanarak etki eder Ayrica bakinizKlatratKaynakca Gao S House W Chapman WG 2005 NMR MRI Study of Gas Hydrate Mechanisms The journal of physical chemistry B 109 41 American Chemical Society ss 19090 19093 doi 10 1021 jp052071w PMID 16853461 21 Kasim 2015 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 3 Agustos 2009 Gao S 2005 NMR and Viscosity Investigation of Clathrate Formation and Dissociation Ind Eng Chem Res Cilt 44 Americal Chemical Society ss 7373 7379 doi 10 1021 ie050464b 21 Kasim 2015 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 3 Agustos 2009 Ellen Thomas Kasim 2004 Clathrates little known components of the global carbon cycle Wesleyan University 19 Haziran 2015 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 13 Aralik 2007 Buffett B Archer D 2004 Global inventory of methane clathrate sensitivity to changes in the deep ocean ss 185 199 Earth Planet Sci Lett 227 2004 von Stackelberg M amp Muller H M 1954 Zeitschrift fur Elektrochemie 58 1 16 83 Sloan E D Jr 1998 Clathrate hydrates of natural gases Second edition Marcel Dekker Inc New York http www newscientist com article dn16848 ice that burns could be a green fossil fuel html 11 Mart 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde Ice that burns could be a green fossil fuel New Scientist 26 March 2009 by Michael Marshall Ussler W Paull C K Lorenson T Dallimore S Medioli B Blasco S McLaughlin F Nixon F M Aralik 2005 Methane Leakage from Pingo like Features on the Arctic Shelf Beaufort Sea NWT Canada Physics Abstract Service SAO NASA ADS 3 Ocak 2016 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 9 Mart 2008 KB1 bakim Birden fazla ad yazar listesi link Shuqiang Gao Investigation of Interactions between Gas Hydrates and Several Flow Assurance Elements Energy and Fuels 22 5 3150 3153 2008 Dis baglantilarWikimedia Commons ta Klatrat hidrat ile ilgili ortam dosyalari bulunmaktadir Gaz hidrat nedir 21 Ocak 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde Donmus Yakitlar