Catastrophic Growth of Gas Hydrates in the Presence of Kinetic Hydrate Inhibitors

水合物 化学 笼状水合物 甲烷 动能 聚乙烯吡咯烷酮 亚稳态 化学工程 有机化学 物理 量子力学 工程类
作者
Minjun Cha,Kyuchul Shin,Yutaek Seo,Jong Cheol Shin,Seong-Pil Kang
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry A [American Chemical Society]
卷期号:117 (51): 13988-13995 被引量:71
标识
DOI:10.1021/jp408346z
摘要

The effect of the concentration of kinetic hydrate inhibitors, polyvinylpyrrolidone (PVP), and polyvinylcaprolactam (PVCap) on the onset and growth of synthetic natural gas hydrates is investigated by measuring the hydrate onset time and gas consumption rate. Although the hydrate onset time is extended by increasing the concentration from 0.5 to 3.0 wt % for both PVP and PVCap, the growth rate of hydrates shows that the different tendency depends on the type of kinetic hydrate inhibitor and its concentration. For PVCap solution, the hydrate growth was slow for more than 1000 min after the onset at the concentration of 0.5 and 1.5 wt %. However, the growth rate becames almost 8 times faster at the concentration of 3.0 wt %, representing the catastrophic growth of hydrate just after the hydrate onset. 13C NMR spectra of hydrates formed at 3.0 wt % of PVP and PVCap indicate the existence of both structures I and II. Cage occupancy of methane in large cages of structure II decreases significantly when compared to that for pure water. These results suggest that increasing the concentration of KHI up to 3.0 wt % may induce the earlier appearance of catastrophic hydrate growth and the existence of metastable structure I; thus, there needs to be an upper limit for using KHI to manage the formation of gas hydrates.
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