The effect of biological and polymeric inhibitors on methane gas hydrate growth kinetics

Gas hydrates, also known as clathrate hydrates, are non-stoichometric crystalline compounds that have an "ice-like" appearance. They occur when water molecules hydrogen bond to form cavities that can be occupied by a gas or volatile liquid. The inclusion of these guest molecules stabilizes...

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Main Author: Al-Adel, Shadi
Other Authors: Phillip Servio (Internal/Supervisor)
Format: Others
Language:en
Published: McGill University 2007
Subjects:
Online Access:http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=18439
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spelling ndltd-LACETR-oai-collectionscanada.gc.ca-QMM.184392014-02-13T03:42:04ZThe effect of biological and polymeric inhibitors on methane gas hydrate growth kineticsAl-Adel, ShadiEngineering - ChemicalGas hydrates, also known as clathrate hydrates, are non-stoichometric crystalline compounds that have an "ice-like" appearance. They occur when water molecules hydrogen bond to form cavities that can be occupied by a gas or volatile liquid. The inclusion of these guest molecules stabilizes the water network. Hydrates are a nuisance to the gas processing industry as they plug pipelines and equipment which can upset daily operations and add unnecessary maintenance costs. In this work, kinetic experiments were performed on a methane-water system in the presence of Antifreeze Proteins (AFP`s) in order to elucidate their effectiveness as a kinetic hydrate inhibitor. The results were compared to experiments done with a classical polymeric hydrate inhibitor, N-vinylpryrrolidone-co-N-vinylcaprolactam [poly(VP/VC)] at the same pressure, temperature and weight percent conditions. As well, a series of experiments was conducted on poly(VP/VC) to examine the effect of concentration on hydrate growth inhibition. Experiments were performed at temperatures between 275.15-279.15 K and pressures between 5800-7200 kPa. The effect of the kinetic inhibitors on the hydrate growth profile was examined as well as the effect of temperature and pressure on the performance of the inhibitors. Two other polymers were tested for hydrate growth for the first time to discover their effect on the kinetics of hydrate formation. The results showed that they promoted the growth of clathrate hydrates.Les hydrates gazeux, aussi connus comme des «clathrates d'hydrate », sont des complexes crystallins non-stœchiométriques ayant l'apparence de la glace, mais composés d'une structure différente. Ils se forment quand des molécules d'eau se lient grâce aux liens hydrogène pour former des cavités qui peuvent être occupés par un gaz ou un liquide volatil. L'introduction de ces molécules «invités» stabilise la structure formée par les molécules d'eau. Les hydrates sont une nuisance pour l'industrie de développement de gaz parce qu'ils peuvent obstruer les pipelines et équipements, ce qui interromperait les opérations quotidiennes et ajouterait aux coûts de maintenance. Dans cette étude, des expériences cinétiques ont été effectuées sur des systèmes méthane-eau en présence de protéines antigel (AFP's) pour déterminer leur efficacité comme inhibiteurs cinétiques d'hydrates. Les résultats ont été comparés aux résultats obtenus avec des polymères inhibiteurs d'hydrates classiques, N-vinylpryrrolidone-co-N-vinylcaprolactam [poly(VP/VC)], avec la même pression, température et pourcentage de masse en inhibiteur. De plus, une série d'expériences a été conduite avec le poly (VP/VC) afin d'examiner l'effet de la concentration du polymère sur l'inhibition de la croissance d'hydrates. Les températures et pressions examinées variaient respectivement de 275.15 à 279.15K et de 5800 à 7200 kPa. L'effet des inhibiteurs cinétiques sur le profil de la croissance d'hydrates a été examiné ainsi que l'effet de la température et de la pression sur la performance des inhibiteurs. Deux autres polymères ont été testés pour la première fois pour étudier la croissance d'hydrates et découvrir leurs effets sur la cinétique de formation des hydrates gazeux. Les résultats obtenus ont démontré que ces polymères favorisent la croissance d'hydrates. frMcGill UniversityPhillip Servio (Internal/Supervisor)2007Electronic Thesis or Dissertationapplication/pdfenElectronically-submitted theses.All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated.Master of Engineering (Department of Chemical Engineering) http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=18439
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Al-Adel, Shadi
The effect of biological and polymeric inhibitors on methane gas hydrate growth kinetics
description Gas hydrates, also known as clathrate hydrates, are non-stoichometric crystalline compounds that have an "ice-like" appearance. They occur when water molecules hydrogen bond to form cavities that can be occupied by a gas or volatile liquid. The inclusion of these guest molecules stabilizes the water network. Hydrates are a nuisance to the gas processing industry as they plug pipelines and equipment which can upset daily operations and add unnecessary maintenance costs. In this work, kinetic experiments were performed on a methane-water system in the presence of Antifreeze Proteins (AFP`s) in order to elucidate their effectiveness as a kinetic hydrate inhibitor. The results were compared to experiments done with a classical polymeric hydrate inhibitor, N-vinylpryrrolidone-co-N-vinylcaprolactam [poly(VP/VC)] at the same pressure, temperature and weight percent conditions. As well, a series of experiments was conducted on poly(VP/VC) to examine the effect of concentration on hydrate growth inhibition. Experiments were performed at temperatures between 275.15-279.15 K and pressures between 5800-7200 kPa. The effect of the kinetic inhibitors on the hydrate growth profile was examined as well as the effect of temperature and pressure on the performance of the inhibitors. Two other polymers were tested for hydrate growth for the first time to discover their effect on the kinetics of hydrate formation. The results showed that they promoted the growth of clathrate hydrates. === Les hydrates gazeux, aussi connus comme des «clathrates d'hydrate », sont des complexes crystallins non-stœchiométriques ayant l'apparence de la glace, mais composés d'une structure différente. Ils se forment quand des molécules d'eau se lient grâce aux liens hydrogène pour former des cavités qui peuvent être occupés par un gaz ou un liquide volatil. L'introduction de ces molécules «invités» stabilise la structure formée par les molécules d'eau. Les hydrates sont une nuisance pour l'industrie de développement de gaz parce qu'ils peuvent obstruer les pipelines et équipements, ce qui interromperait les opérations quotidiennes et ajouterait aux coûts de maintenance. Dans cette étude, des expériences cinétiques ont été effectuées sur des systèmes méthane-eau en présence de protéines antigel (AFP's) pour déterminer leur efficacité comme inhibiteurs cinétiques d'hydrates. Les résultats ont été comparés aux résultats obtenus avec des polymères inhibiteurs d'hydrates classiques, N-vinylpryrrolidone-co-N-vinylcaprolactam [poly(VP/VC)], avec la même pression, température et pourcentage de masse en inhibiteur. De plus, une série d'expériences a été conduite avec le poly (VP/VC) afin d'examiner l'effet de la concentration du polymère sur l'inhibition de la croissance d'hydrates. Les températures et pressions examinées variaient respectivement de 275.15 à 279.15K et de 5800 à 7200 kPa. L'effet des inhibiteurs cinétiques sur le profil de la croissance d'hydrates a été examiné ainsi que l'effet de la température et de la pression sur la performance des inhibiteurs. Deux autres polymères ont été testés pour la première fois pour étudier la croissance d'hydrates et découvrir leurs effets sur la cinétique de formation des hydrates gazeux. Les résultats obtenus ont démontré que ces polymères favorisent la croissance d'hydrates. fr
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