气体水合物分解与生成技术应用研究进展

水合物技术应用可归纳为分解应用和生成应用,本文就这两大应用方向对水合物进行了分类综述。从水合物分解角度,阐述了天然气水合物资源勘探开发、管道水合物解堵、水合物抑制防控等技术应用的研究进展;从水合物分解的逆过程(生成)角度,阐述了水合物储气、二氧化碳捕获与封存、海水淡化、溶液提浓、污水处理、混合气体分离、蓄冷等应用技术。同时论文结合气体水合物发展历程,概括了气体水合物技术在诸多领域的应用,指出了水合物技术发展取得的诸多成果,也提出了新形势下水合物发展所面临的问题,希望能为今后水合物技术的发展带来一定指导。     

雾流强化CO_2水合物形成特性实验研究

基于雾流强化技术,在喷雾反应器中进行了CO_2水合物生成特性的实验研究,探讨了反应釜内温度、压力和夹套内冷却液温度以及缓冲气罐的使用等对CO_2水合物生成特性的影响。研究发现,与在静态条件下生成CO_2水合物相比,雾流强化过程中的压降幅度更大,CO_2水合物生成速率更快。喷雾法将水以喷雾的形式送入气体,使水颗粒与气体的接触程度明显提高。实验结果表明,在相同工况下,增置缓冲气罐时,CO_2水合物生成结束时间是20 min左右,而未使用缓冲气罐的是40 min左右。缓冲气罐的稳流稳压作用使CO_2气体均匀、稳定地进入雾化系统,增强雾化效果,使水合物生成速率提高一倍。研究结果为CO_2水合物的生成特性分析和工程应用提供了重要参考依据。     

气体水合及其在空调蓄冷技术中的应用

本文概述了气体水合“暖冰”蓄冷这一技术的研究发展现状,简明地介绍了气体水合现象和水合物的晶体结构、热力学性质、形成条件,影响稳定性和生成速度等的因素,以及混合气体水合物的特点,阐述了气体水合物作为空调蓄冷材料的优越性和在蓄冷技术中的应用方式,并指出了气体水合蓄冷技术研究发展的一些关键问题及该技术的应用前景。     

表面活性剂促进气体水合物生成的研究

天然气水合物被公认为21世纪的重要后续能源,其生成与压力、温度、气水接触面积以及添加剂等因素有关。文章概述了表面活性剂的基本性质,并从改变反应液的表面张力、形成胶束、改变水合物形貌等方面总结了表面活性剂对促进水合物生成的影响,提出了其促进水合物生成的机理。对于未来的研究,我们不仅要观察水合物的形态,也要从水合物膜的内部结构分析表面活性剂对水合物的生成影响,为水合物生成机理形成统一的认识和气体水合物进一步发展提供参考。     

二氧化碳水合物浆在空调蓄冷技术中的研究进展

介绍了近几年国内外气体水合物空调蓄冷技术的研究进展。分析了气体水合物作为新型蓄冷工质在空调蓄冷应用中的重要性。二氧化碳水合物浆是一定浓度的二氧化碳水合物固体颗粒悬浮于水溶液中的浆状流体,其生成条件相对容易,具有很好的流动性。本文分别从生成方法、分解焓、流动特性、添加剂的影响等方面详细阐述了二氧化碳水合物浆在空调蓄冷应用中的可行性。为气体水合物浆蓄冷技术特别是二氧化碳水合物浆技术尽快走向实用化提出了研究方向,并对其应用作了相关展望。     

红1区高压气井投产安全技术研究与应用

高压气井在投产时最显著的特点就是压力高、风险高,高压气井对地面设备强度以及密封性等要求都很高,高压气体在流动时由于流动压力变化较大,如果技术控制不到位很容易形成天然气水合物而堵塞管道,引起不安全事故造成投产失败。通过优化方案设计,强化井口装置,调整井口结构,利用复合控制技术抑制天然气水合物的形成。红22探井的安全顺利投产,给辽河油田高压气井投产安全技术提供了良好的技术基础及借鉴经验。     

天然气水合物合成实验

为提高天然气水合物的生产效率及储气密度,在专门设计的水合物合成实验装置上,进行了纯甲烷水合物的合成实验。实验结果表明:对于纯净甲烷水合物,压力越高,合成速率越大;但当压力大于5 MPa时,压力的提高对生成速率的影响不大。水合物合成前抽真空时间越长,生成的水合物吸收的气体量越大,表明抽真空可以排出水中溶解的气体,提高水合物的储气密度。     

硅橡胶富氧膜材料研究进展

介绍了气体膜分离原理和常见的高分子富氧膜材料的透气分离性能,针对硅橡胶富氧膜材料近些年的改性研究进行了综述和分析,指出在高乙烯基含量硅橡胶中加入起到促进传递作用的金属钴络合物、氟元素以及小分子液晶等,能显著改善富氧膜的选择透过性。而利用超临界CO2对硅橡胶富氧膜进行溶胀改性以及在富氧膜材料中添加铁氧体制备所谓的富氧"磁化膜",有望成为未来富氧膜开发研究的一个新方向。     

膜富氧操作参数的研究

本文先对Shindo等提出的关于多组分气体混合物通过单级膜渗透进行分离的计算方法作了适当修正,使之能应用于易凝气体。再以气体透过有机硅聚砜复合膜时的透过系数为基准,在IBM 计算机上交替使用牛顿法和四阶龙格一库塔法计算了各种操作参数对膜法富氧的影响。结果表明;富氧浓度Yo_2与相对湿度H 的关系总呈“V”形,而冷凝水分率W*与H 的关率总呈“(?)”形,渗透侧压力P_1、流体产率FY 对Yo_2的影响较大;对W*的影响更大,而且还受H 的影响,操作温度t 越高,H 对Yo_2、W*的影响越明显。这可为今后富氧膜的应用提供参考。     

高压DSC在气体水合物形成及分解机理研究中的运用

随着海底矿物开采越来越普遍,技术人员面对越来越复杂的钻探技术挑战。特别是极端条件下的深海开采,开采矿产之前,要先处理好表层的可燃冰。通过PVT仪器直接目测来观察气体水合物的形成是一种比较常用的方法。通过记录测量过程中的温压变化来确定气体水合物的形成热力学条件。但是笨重的PVT仪使得实验受限制,并且实验过程中不能有固体微粒出现。本文通过微量热法来确定水合物的成分,研究形成及分解机理,测量比热容。为了满足高压微量热试验需求,法国塞塔拉姆公司特别提出了完全革新的测试手段（法国石油学会专利技术）,运用高压MICRODSC来建立气体水合物的形成热力学模型及生成动力学理论,表征水合物相变与时间、温度、压力的对应关系。MicroDSCVII是研究气体水合的专业高压微量热仪,一经推出就广受好评,样品量为0．7ml的全新样品池,并可与专业的高压控制面板相接,最大压力可以达到1000bars,温度范围为-45℃andl20℃。目前,高压MicroDSCVII已经被运用于各种条件下的气体水合物研究,诸如：气体水合物的形成机理,特别是甲烷气体水合物的研究;气体水合物在海底沉积物中的成藏机理;石油开采中水合物形成的抑制;天然气运输及储存过程中气体水合物的形成;冷藏过程中的气体水合的形成及分解等。     

R134a气体水合物蓄冷实验研究

以Ｒ１３４ａ为工质，对温－压相图进行了校核，对水合物的生成和融解进行了观察，对正丁醇含量对水合物的影响进行实验研究，确定Ｒ１３４ａ作为气体水合物蓄冷工质的可行性。     

气体水合物蓄冷主要影响因素实验研究

在一台可视化蓄冷槽容积达0.16m3的蓄冷实验系统上进行了HCFC-141b水合物蓄冷实验研究.结果表明:促晶扰动在水合物生成中至关重要,即使在较高温度,只要连续促晶水合物也能生成;冷媒流量越大,冷媒温度越低,水合物越容易生成,蓄冷量也越大;喷淋作用和反应历史的作用对水合物结晶温度和蓄冷量影响不大.     

天然气水合物试样制备及力学性质研究进展

天然气水合物是天然气与水在低温高压条件下形成的笼形物。天然气水合物储量丰富,是人类理想的潜在替代能源,被认为是21世纪具有商业开发前景的战略资源。分析了国内外水合物实验装置设计及相应的实验研究内容,重点介绍了我国天然气水合物试样制备研究现状及取得的成果。     

天然气水合物——未来的新能源

现有资料表明,全球石油和天然气的后备资源还能维护40余年,因此科技专家将天然气水合物列为未来的新能源。在世界各海域目前已发现天然气水合物矿区82处,据地质学家估算,各海区天然气水合物中甲烷的碳总量是全球所有石油、天然气和煤的碳总量的2倍。广州海洋地质局对南海北部陆坡区开展了天然气水合物的调查,高分辨率地震调查资料显示,在南海北部陆坡区存在天然气水合物明显的地球物理标志。     

新型畜冷工质气体水合物研究现状及其应用

介绍了新型畜冷工质气体水合物以及制冷剂气体水合物的理论研究现状。总结了气体水合物畜冷的影响因素，重点介绍气体水合物畜冷装置研究应用。提出今后的研究重点。     

进气方式影响CO2水合物喷雾合成的实验研究

为探讨进气方式对二氧化碳水合物生成特性的影响,利用自行设计的喷雾强化水合物制备实验系统,分析和比较连续式进气和振荡进气两种进气方式下喷雾合成水合物的耗气量和反应釜内温度的变化,研究其生成特性。实验结果表明:采用振荡进气方式,相对连续进气方式,单位时间内耗气量更多,生成的水合物速率更快。该方式下可以产生较大的驱动力,这种气体间变化性的扰动,使得水合物快速生长。在前期溶解阶段,适当调节进气阀门,加大进气速率,利于水合物生长。     

二氧化碳水合物形成原因分析

从万金塔二氧化碳气田向气站内输送原料二氧化碳过程中,经常发生二氧化碳与水形成水合物堵塞输气管道的现象,给二氧化碳的净化提纯生产带来不利的影响。研究人员在参阅相关文献的基础上,提出应用统计热力学方法来求取二氧化碳形成水合物的具体条件,并且基于实践的基础上分析了防止水合物形成的预防方法,对二氧化碳气田的开发具有一定的借鉴意义。     

针翅换热管对蓄冷用气体水合物生长过程的强化

为了促进蓄冷过程中气体水合物在换热管外的生长，对比研究了冰、THF和HCFC141b气体水合物在光管和针翅管外生长的过冷度、诱导时间和生长速度。研究表明，相对于光管，针翅管对冰、THF气体水合物和HCFC141b气体水合物的生长过程均具有良好的强化作用（减小过冷度、缩短诱导时间和加快生长速率）。对于针翅管本身来说，内外双翅式针翅管比外翅式针翅管可以更大幅度地强化生长过程。