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Keywords:

  • kinetics;
  • hydrates;
  • crystallization;
  • methane;
  • carbon dioxide;
  • solubility

Abstract

Experimental data on the kinetics of carbon dioxide hydrate formation and its solubility in distilled water are reported. The experiments were carried out in a semi-batch stirred tank reactor at nominal temperatures of 274, 276 and 278 K and at pressure ranging from 1.59 to 2.79 MPa for the kinetics experiments and at pressure ranging from 0.89 to 2.09 MPa for the solubility experiments. A minor inconsistency in the kinetic model developed by Englezos et al. (1987a) was removed and the model was modified to determine the intrinsic kinetic rate constant for carbon dioxide hydrate formation. The same model was also used to re-determine the intrinsic kinetic rate constant for methane hydrate formation. The model is based on the crystallization theory coupled with the two-film theory for gas absorption in the liquid phase. The Henry's constant (H) and apparent dissolution rate constant (KLa) required in the model were determined using the experimental solubility data. The kinetic model describes the experimental data very well. The kinetic rate constant obtained for the carbon dioxide hydrate formation was found to be higher than that for methane.

On présente de donneés expérimentales sur la formation des hydrates de gaz carbonique et leur solubilité dans de l'eau distillée. Les expériences ont été menées dans un réacteur agité semi-discontinu à des températures nominales de 274, 276 et 278 K et à une pression comprise entre 1.59 et 2.79 MPa pour les expériences de cinétique, et entre 0.89 et 2.09 MPa pour les expériences de solubilité. Une inconsistence mineure dans le modèle cinétique mis au point par Englezos et al. (1987a) a été supprimée et le modèle a été modifié façon à déterminer la constante de vitesse cinétique intrinsèque pour la formation d'hydrates de gaz carbonique. On a également utilisé ce měme modèle pour déterminer de nouveau la constante de vitesse cinétique intrinsèque pour la formation d'hydrates de méthane. Le modèle s'appuie sur la théorie de cristallisation couplée a la théorie des deux films décrivant l'absorption de gaz dans la phase liquide. La constante de Henry (H) et la constante de vitesse de dissolution apparente (kLa) fequises dans le modèle ont été déterminées a l'aide de données de solubilité expérimentales. Le modèle cinétique décnt très bien les données expérimentales. On a trouvé que la constante de vitesse cinétique obtenue pour la formation des hydrates de gaz carbonique était plus grande que celle du méthane.