Получение гидратов углеводородов алканового ряда при кристаллизации аморфного льда, насыщенного газом
Для бинарных систем «вода - метан», «вода -этан», «вода - пропан» исследовано формирование газовых гидратов в насыщенных газом низкотемпературных слоях аморфного льда, полученных осаждением молекулярных пучков разреженного пара и газа на охлажденную жидким азотом поверхность. При нагревании неравновесных конденсатов наблюдается их стеклование (размягчение) и последующая спонтанная кристаллизация. По изменению диэлектрических свойств при нагревании определены температуры стеклования и кристаллизации конденсатов при различных значениях концентрации газа. Измерения проводили в режиме непрерывного нагревания с постоянной скоростью 0,03 K/с в температурном диапазоне 70-200 K. Кристаллизация аморфных конденсатов в условиях сильной метастабильности приводит к образованию кристаллогидратов. Лавинообразное зарождение центров кристаллизации захватывает молекулы газа, поэтому не происходит их вытеснения движением фронта кристаллизации. Увеличение содержа ния газа в слоях аморфного льда приводит к сдвигу сигнала кристаллизации в сторону высоких температур. Заметного влияния изменения концентрации газа на температуру стеклования не обнаружено. При стекловании слоев наблюдается отчетливый пик газовыделения, вызванный крипом образца при переходе из твердого аморфного состояния в жидкое вязко текучее. Для конденсатов аморфного льда, насыщенных этаном и пропаном, наряду с газовыделением в области стеклования наблюдается низкотемпературный пик газовыделения, вызванный сублимацией газа с поверхности и из пористой структуры образца. При атмосферном давлении в среде жидкого пентана сохранение газовых гидратов наблюдали вплоть до температур, близких 273 K. Самоконсервация обеспечивала сохранение гидратов в метастабильном состоянии при температурах значительно выше их равновесных температур диссоциации. Полученные образцы газовых гидратов содержали метана до 15, этана - 12 и пропана - 13 % масс. Результаты исследования показывают успешность применения метода неравновесной конденсации молекулярных пучков для получения газовых гидратов.