ガス・ハイドレート

石油/天然ガス用語辞典

ガス・ハイドレート

読み方： がす　はいどれーと
【英】: gas hydrate

分子径の小さい軽質炭化水素や希ガスなどの分子は、一定の条件下で水と化合し、水和物を形成する。このガス水和物をガス・ハイドレートという。この水和物は、加圧下 0 ℃以上で遊離水が存在すると生成し、その結晶は湿った雪のような外観で、水に浮き、密度は 0.88 ～ 0.90g/cm3 である。水分子の格子空間にガス分子が入り込んだ構造をしているので、小さな分子のみがガス水和物を形成できる。炭化水素ではメタン、エタン、プロパン、n－ブタン、i－ブタン、シクロペンタンが水和物を形成するが、これらより分子径が大きい炭化水素は形成しない。このほかにも Ar 、Kr 、H2S 、CO2 、SO2 、Cl2 などがガス・ハイドレートを作る。結晶構造は体心立方型、ダイヤモンド型が報告されている。水和物 1 分子中の水分子数は 41/4 、53/4 、72/3 、17 などがあり、ガス分子径が大きくなるに従い、結合に関与する水分子数も増加する。圧力が高くなるにつれ生成限界温度は高くなり、メタン－水系では 30kg/cm2A で約 1 ℃以下、74kg/cm2A で約 10 ℃以下でハイドレートが生成する。また分子量（ガス比重）が大きくなるに従い低圧で生成しやすくなり、プロパン－水系では 6kg/cm2A で約10℃以下でハイドレートを生成する。ガス・ハイドレート生成は配管などの閉塞｛へいそく｝トラブルを起こすので、その生成防止は、特に天然ガスを扱う設備では重要である。特に減圧弁、安全弁後流でガスの断熱膨張による温度低下によるガス・ハイドレート生成により、弁が閉そくしたり閉止不能になるトラブルが多い。防止対策としては、(1) ガスハイドレートは遊離水がなければ生成しないので、ガスを脱湿し露点を下げる（→ガス脱湿プロセス）、(2) ガス中にメタノール、エチレングリコール（MEG、DEG、TEG）などの薬品を注入するなどが行われている。