Research on inhibition of gas hydrate formation in pipelines and armatures using surface active substances

Merkel, Florian Stephan

Clathrate hydrates of natural gases, also called gas hydrates, have gained in importance over the last decades, mainly because of their potential as energetic resource. But hydrates are not only beneficial as energetic resource or in gas storage, they also cause problems in oil and gas industry: during the transport of gases in pipelines, unwanted hydrates can form, which can reduce flow rates and even lead to blockage of the whole pipeline. This phenomenon is called plugging and its prevention, the so-called inhibition, occupies scientists and engineers since the 1930s. Today, plugging can be prevented physically and by means of chemicals, but only at high cost and with high environmental impact, since e. g. the chemicals have to be dosed in the pipeline permanently and separated again after transport. In this work, steps have been taken to investigate new hydrophobic and hydrophilic inhibitor candidates under pipeline-like conditions. Goal of the investigations was the development of a functional inhibitive coating that shall be applied in pipelines permanently and thus inhibit hydrate formation without the above-mentioned disadvantages. Numerous substances were investigated regarding their inhibition potential in different reaction systems with methods developed in-house, inhibitor candidates were custom-tailored and investigated, hydrate formation kinetics were analyzed using different mathematical models. Finally, the proof of concept for fixating an inhibitor candidate on a model substrate surface has been established successfully.

Clathrate natürlicher Gase, auch “Gashydrate” genannt, haben in den letzten Jahrzehnten stark an Bedeutung gewonnen, hauptsächlich wegen ihres Potentials als Energieressource. Aber Hydrate haben nicht nur Potential als Energielieferant oder für die Gasspeicherung, sie verursachen auch große Probleme in der Öl- und Gasindustrie: während des Transports von Gasen in Pipelines kann es zu einer unerwünschten Hydratbildung kommen, die die Durchflussraten verringern und sogar zur Blockade der gesamten Pipeline führen kann. Dieses Phänomen wird als plugging bezeichnet und die Verhinderung der Plugbildung, die sogenannte Inhibierung, beschäftigt Wissenschaftler und Ingenieure seit den 1930er Jahren. Heutzutage kann plugging sowohl mit physikalischen, als auch mit chemischen Methoden verhindert werden, aber nur unter hohen Kosten und starker Umweltbelastung, da bspw. inhibierende Chemikalien der Pipeline permanent zugesetzt und nach dem Transport wieder abgetrennt werden müssen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher Schritte zur Untersuchung neuer hydrophober und hydrophiler Inhibitor-“Kandidaten” unter pipeline-ähnlichen Bedingungen unternommen. Ziel der Untersuchungen war die Entwicklung einer funktionellen inhibierenden Beschichtung, die permanent in einer Pipeline fixiert werden und so die Hydratbildung ohne die o. g. Nachteile verhindern soll. Zahlreiche Substanzen wurden in verschiedenen Reaktorsystemen mit eigens entwickelten Methoden in Hinblick auf ihr Inhibierungspotential untersucht; Inhibitorkandidaten wurden hergestellt und untersucht, Betrachtungen der Hydratbildungskinetik wurden mittels verschiedener mathematischer Modelle durchgeführt. Schlussendlich wurde der Beweis erbracht, dass es möglich ist, einen Inhibitorkandidaten erfolgreich auf einem Modellsubstrat zu fixieren.

Share and cite

Citation style:

Merkel, Florian Stephan: Research on inhibition of gas hydrate formation in pipelines and armatures using surface active substances. 2017.

Could not load citation form. Default citation form is displayed.

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export