vestnik Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation 1729-5459 Кубанский государственный университет RU 1118 10.31429/vestnik-22-4-56-61 Научная статья Original article Механика Mechanics Математическое моделирование распределения компонентов при гидратообразовании Mathematical modeling of component distribution during hydration https://orcid.org/0000-0001-6220-9633 Шостак Н.А. Шостак Никита Андреевич Shostak Nikita A. nikeith@mail.ru

канд. техн. наук, инженер научно-исследовательской части Кубанского государственного университета

 https://orcid.org/0000-0002-1849-1667 Бунякин А.В. Бунякин Алексей Вадимович Bunyakin Aleksey V. alex.bunyakin@mail.ru

канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры математических и компьютерных методов Кубанского государственного университета

 Кубанский государственный университет;Кубанский государственный медицинский университетKuban State University;Kuban State Medical University Кубанский государственный университет;Майкопский государственный технологический университетKuban State University;Maikop State Technological University 02 12 2025 22 4 56 61 01 10 2025 15 11 2025 02 12 2025 Copyright (c) 2025 Шостак Н.А., Бунякин А.В. 2025 Шостак Н.А., Бунякин А.В. Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Представлено математическое описание процесса распределения компонентов при гидратообразовании, согласно которому многокомпонентная среда находится в двухфазном состоянии — жидком в гидрате и газообразном в исходной системе. Учитывается кинетика фазовых превращений при образовании гидратов, когда гидрат полностью сформирован (система находится в предельном равновесном состоянии), гидрат растет (система в неравновесном состоянии) и когда гидрат образуется с ничтожными скоростями. Представленное математическое описание позволяет определить количество поглощаемого гидратом вещества и его компонентный состав из исходной многокомпонентной смеси в процессе гидратообразования, когда система находится в неравновесном состоянии (ℵ ≠ 1), а также в предельном равновесном состоянии (ℵ = 1), соответствующем окончанию этого процесса.

A mathematical description of the process of component distribution during hydrate formation is presented, according to which a multicomponent medium is in a two-phase state – liquid in the hydrate and gaseous in the initial system. The kinetics of phase transformations during the formation of hydrates is taken into account, when the hydrate is fully formed (the system is in the limiting equilibrium state), the hydrate grows (the system is in an unequilibrium state), and when the hydrate is formed with negligible rates. The presented mathematical description allows us to determine the amount of substance absorbed by the hydrate and its component composition from the initial multicomponent mixture during the hydrate formation process, when the system is in an unbalanced state (ℵ ≠ 1), as well as in the final balanced state (ℵ = 1), which corresponds to the end of this process.

 гидрат гидратообразование компонент равновесие фазовые превращения hydrate hydration component equilibrium phase transformations Katz, D.L., Prediction of conditions for hydrate formation in natural gases. Transactions of the AIME, 1945. vol. 160, no. 01, pp. 140–149. Дегтярев, Б.В., Бухгалтер, Э.Б., Борьба с гидратами при эксплуатации газовых скважин в северных условиях. Москва, Недра, 1976. Шостак, Н.А., Моделирование образования и диссоциации гидратов при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Дисс. ... канд. техн. наук. Краснодар, 2015. Zaporozhets, E.P., Shostak, N.A., Adsorption-energy model of the kinetics of the formation and dissociation of gas hydrates. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 2015, vol. 49, iss. 3, pp. 306–312. DOI: 10.1134/S0040579515030173 Poling, B.E., Prausnitz, J.M., O'Connell, J.P., The Properties of Gases and Liquids. McGraw-Hill, New York, 2001. Le, Q.-D., Le, Q.-D., Bouillot, B., Herri, J.-M., Glenat, P., Duchet-Suchaux, P., Experimental procedure and results to measure the composition of gas hydrate, during crystallization and at equilibrium, from N2–CO2–CH4–C2H6–C3H8–C4H10 gas mixtures. Fluid Phase Equilibria, 2016, vol. 413, p. 10–21. DOI: 10.1016/j.fluid.2015.10.022 Babakhani, S.M., Bouillot, B., Ho-Van, S., Douzet, J., Herri, J.-M., A review on hydrate composition and capability of thermodynamic modeling to predict hydrate pressure and composition. Fluid Phase Equilibria, 2018, vol. 472, p. 22–38. DOI: 10.1016/j.fluid.2018.05.007