The effect of experimental conditions on natural gas hydrate formation

İnsanlığın faaliyetlerinin artmasıyla birlikte dünyadaki enerjiye olan talebin önümüzdeki on yıllarda hızla artmaya devam edeceği öngörülmektedir. 2016 yılındaki ABD Enerji Departmanının Uluslararası Enerji Raporu'na göre dünyadaki enerji tüketimi 2012 yılında 549 katrilyon BTU iken 2040'a kadar 815 katrilyon BTU'ya kadar artacaktır ve bu 48 % oranında bir artışı ifade etmektedir. Metan hidratlarının içerdiği gaz miktarının standart sıcaklık ve basınç koşullarında 150 ile 180 m3/m3 değerlerine ulaşabildiği düşünülürse, hidratlar gaz depolama ve gaz taşıma imkanı sağlayabilir. Karıştırma prosedürleri, metan hidratı oluştururken gerekli ısı ve kütle transferini sağlamak için en iyi yoldur: Karıştırma uygulandığında, indüksiyon zamanı kısaltılır, oluşum hızı hızlandırılır ve depolama kapasitesi arttırılır. PBTU (karıştırma akışı) ve RT (radyal akış) gibi iki farklı pervane ile metan kullanılarak 24 deney gerçekleştirilmiştir. Baffle kullanma (tam baffle, yarım baffle ve yüzey baffe) şekline göre deneylerin tasarımı farklıdır. Mümkün olduğunca farklı kombinasyonlara göre (PBTU/PBTU, RT/RT, PBTU/RT ve RT/PBTU) 24 deney, 8 tekli deney ve 16 çiftli deney olarak bölünmüştür. Bu çalışmada hesaplamalar oluşum hızı, indüksiyon zamanı, hidrat oluşum prosesi, hidrat üretilebilirliği ve suyun hidrata dönüşümünü içermektedir. Ayrıca, PBTU ve RT pervaneleri ile % 95 metan ve % 5 propan karşımı kullanılarak diğer 24 deney yapılmıştır. Deneylerin tasarımı metan deneyleri ile aynı olmakla beraber basınç, sıcaklık ve tek ve çiftli deneylerin sayısından farklılık göstermektedir. 16 adet tekli deney mevcuttur. 8 deneyde metan hidrat oluşumunun itici gücüne benzer sonuç elde edilmiştir ve diğer 8 deneyde ise bu itici gücün neredeyse iki katına çıktığı görülmüştür. Metan hidrat oluşumuna kıyasla 8 çiftli deney iki kat itici güçle gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada hesaplamalar oluşum hızı, indüksiyon zamanı, hidrat oluşum prosesi, hidrat üretilebilirliği, bölünme oranı, ve ayrışma oranını içermektedir. Son olarak, 5 farklı aminoasit ve aminoasitsiz(sadece su) toplamda 6 deney gerçekleştirilmiştir. Bu deneylerde bu asitlerin karışım içerisinde (% 95 metan-% 5 propan) hidrat oluşumunda önleyici ya da hızlandırıcı etkisi araştırılmıştır. Bu çalışmada hesaplamalar oluşum hızı, indüksiyon zamanı, hidrat oluşum süreci ile birlikte hidrat oluşum görüntülerini içermektedir. RT deneyleri, hem metan hem de metan-propan hidrat oluşumunda tek ve çift pervanelerde PBTU ile karşılaştırıldığında en yüksek hidrat oluşumu oranlarına sahiptir. Ana farkları, tek pervanelerde, RT deneyleri için ilk 30 dakika içinde hidrat oluşumu oranının daha yüksek olması, çift pervaneli deneylerde ise tam tersinin gerçekleşmesidir. RT deneyleri daha hızlı ve daha az zamanda hidratları oluşturmasına rağmen (PBTU'lara kıyasla daha düşük indüksiyon süresi), daha yüksek güç tüketim değerlerine sahiptirler, bu nedenle daha fazla enerji tüketirler. RT deneyleri daha fazla su ve metanı hidratlara dönüştürür, ancak yüksek su miktarı nedeniyle hidrat verimi değerleri çok küçüktür. Metan-propan hidrat oluşumunda, metanın bölünmüş fraksiyonu, T = 8.5C ile yapılan tek deneylerde, T = 2C ile yapılan tek deneylere kıyasla daha yüksek değerlere sahiptir. Son olarak, sistemimizde metan-propan hidratları oluşturmak için kullanılan tüm amino asitler promoterler gibi davranmıştır ve hiçbiri inhibitör olarak davranmamıştır.