' HiDRAT FORMASYONU Hydrate Formation Pipeline &Gas Journal June 2003-10-24 John J. Carrol Gas and Liquids Engineering Ltd. Calgary, Alberta, Canada Çeviren: Dr. Mak. Müh. Hüseyin Ersoy Öğretim Görevlisi (DEU-IMYO) Giriş Bu yazıda hidrat formasyonundan söz edilmektedir. Hidrat formasyonu, yüksek basınç altında doğal gaz üretimi, işlemesi ve naklinde karşılaşılan en önemli problemlerden birisidir. Hidrat formasyonu, yüksek basınç altında doğal gaz üretimi, işlemesi ve naklinde karşılaşılan en önemli problemlerden birisidir. Hidratlar su ve küçük moleküllerin oluşturduğu katı, kristal bir yapıdadır. Özellikleri ve görünüşleri itibari ile buza çok benzerler ancak en azından bir farklılıkları vardır. Hidratlar suyun atmosferik basınçtaki donma sıcaklığı olan 0°C'nin üzerinde oluşurlar. Ayrıca bir hidratın oluşması için en az iki bileşene gerek vardır. Bu bileşenlerden biri su, diğeri de hidrat oluşturan maddelerden en az biridir. Doğal gazın ilk kullanıldığı dönemlerde gaz, bugüne göre çok düşük basınç altında üretilip dağıtılmaktaydı. Bu nedenle, o dönemlerde hidrat problemi ile karşılaşılmamıştır. 20. yüzyılda ise doğal gaz endüstrisindeki genişleme ve gelişme ile doğal gaz üretimi, işleme ve dağıtımı yüksek basınç altında gerçekleştirilmeye başlanmıştır. Basınç altında, boru hatları ve gaz işleme ekipmanlarının, buza benzeyen maddeler tarafından tıkanmaya başladığı görülmüştür. Ancak, bu ortamların sıcaklığı buz oluşması için çok yüksektir (hidratlar 0°C üzerinde). 1930'Iara kadar buz olarak adlandırılan bu oluşumların "hidrat" olduğu 1934 yılında Hammerschmidt tarafından açıklanmıştır. Gaz Hidratları Nedir? Su molekülleri hidrat içinde 3 boyutlu, kutu-biçimli bir yapı oluştururlar. Diğer moleküller ise bu formun içine hapsolur. Hidrat oluşturan gazlara, doğal gazın temel bileşenleri olan metan, etan, propan, bütan, karbondioksit ve hidrojen sülfit örnek olarak gösterilebilir. Sadece küçük moleküller hidrat oluşturur. Tipik olarak bütan gazından daha geniş yapıdaki gazlar hidrat oluşturmazlar. Su molekülleri, bu formasyonda "ağırlayan" molekül olarak adlandırılırken, kristali stabilize eden diğer moleküller ise "ağırlanan" moleküller olarak adlandırılır. Bu oluşumu genellikle ağırlanan moleküller gerçekleştirir. Hidrat kristalleri kompleks, ve 3 boyutlu bir yapıya sahiptirler ve burada su molekülleri kutuyu oluştururken 'ağırlanan' moleküller de bu kutu içinde hapis olurlar. Gaz hidratları hakkındaki diğer bir ilginç nokta ise, su molekülleri ile'ağırlanan' (gaz) moleküller arasında herhangi bir bağın olmamasıdır. Gaz molekülleri su molekülleri tarafından oluşturulan yapının içinde dönecek şekilde serbesttirler. Bu nedenle, bu bileşenler en iyi katı solüsy9n biçiminde tanımlanırlar. Hidrat Oluşumunun Üç Koşulu Hidrat biçimlenmesi aşağıdaki üç koşulun oluşmasına bağlıdır: 1. Sıcaklık ve basıncın uygun bileşimi: hidrat biçimlenmesi düşük sıcaklık ve yüksek basınç altında daha hızlı gerçekleşmektedir. 2. Hidrat oluşturan gaz bileşenlerinin varlığı. 3. Ne çok fazla ne de çok az, sadece yeterli miktarda su. Serbest su gerekli değildir. Hidrat oluşumunun gerçekleştiği sıcaklık ve basınç değerleri gazın bileşimine bağlıdır. Aşağıdaki resimde farklı içerikli gazlarda hidrat oluşumunun sıcaklık ve basınç ile ilişkisi gösterilmektedir.. Carrol, 2003'de yayımladığı makalesinde, doğal gaz karışımlarında hidrat biçimlenmesini tartışmaktadır. Buna göre, hidrat oluşumuna katkı yapan (kolaylaştıran, hızlandıran) ancak bu oluşum için gerekli koşul niteliği taşımayan diğer fenomenler şu şekilde sıralanmaktadır: 1. Türbülans (Yüksek Hız, Ajitasyon) a) Yüksek Hız; Akışkan hızının yüksek olduğu bölgelerde hidrat formasyonu daha çabuk gerçekleşmektedir. Burada kısma valflarının hidrat formasyonuna neden olduğundan şüphelenilmektedir. Öncelikle, Joule-Thomson etkisine göre gaz, kısma valfı ile kısı- -� ı:o 10 000 5000 1000 500 100 50 10 Metan Hidrojen Sulfil Doğal Gaz, LPG ve Fuel Oil Dergisi Ocak - Şubat / Sayı 92
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=