SDS对甲烷水合物生成动力学和微观结构的影响

表面活性剂是促进水合物生成的有效手段之一。在高压反应釜中研究了十二烷基硫酸钠（SDS）对水合物生成过程的动力学影响,利用XRD和拉曼光谱探究了SDS存在条件下水合物的微观结构。宏观结果表明SDS缩短了诱导时间,加快了水合物生长速率。微观结果表明SDS没有影响sI型水合物的晶型结构,晶面间距与理想sI型水合物及纯水甲烷对比误差在千分之几。水合物中甲烷在大笼小笼中的拉曼位移分别为2904和2915 cm^-1,SDS没有改变大笼小笼结构。大笼绝对占有率（q_L）接近饱和时,SDS可以进一步提高小笼绝对占有率（q_S）,从微观角度证明了SDS可以减少水合数,提高储气率。     

SDS体系下甲烷水合物生成条件预测模型

以van der Walls-Platteeuw模型为基础,采用划分基团贡献的思想利用UNIFAC法和Aasberg-Petersen模型分别计算十二烷基硫酸钠(SDS)中不同基团对水的活度系数贡献值,建立了SDS体系下甲烷水合物生成条件预测模型。经实验验证,预测最大误差不超过5%,平均误差在3%以内,改进后的模型良好的可靠性可为水合物动力学研究提供准确的相平衡数据。通过模型计算,发现相对比纯水,SDS会影响水的活度明显改善水合物生成条件。当浓度在0.001 5 mol/L时效果最好,超过0.002 mol/L时,反而会提高水合物生成条件抑制水合物生成。     

十二烷基硫酸钠(SDS)对甲烷水合物膜生长动力学的影响

采用水中悬浮单个气泡法测定了不同温度（273.4～279.4K）和压力（3.60～11.90MPa）下甲烷在含SDS水溶液中的水合物膜生长动力学数据,并应用Chen-Guo模型中的无因次Gibbs自由能差作为推动力（-△G/（RT））对实验数据进行关联,得到了一个较为简单的数学模型。由实验数据回归出不同SDS浓度下的甲烷水合物膜生长动力学的反应级数,并根据模型回归的参数和Arrhenius方程计算出甲烷水合物膜生长表观活化能及指前因子,同时也讨论了SDS对甲烷水合物膜生长速率的影响。     

二氧化硅与SDS复配对甲烷水合物生成过程的影响

天然气水合物大多赋存于海底沉积层或永久冻土带的沉积层孔隙中。用0.5～1 mm和2～4 mm 2种粒径的二氧化硅(SiO2)颗粒模拟真实环境,并量取不同体积SiO2分别与300 mg/L的十二烷基硫酸钠(SDS)进行复配,考察了不同体积的二氧化硅颗粒与SDS的复配体系对水合物生成过程的影响;探究不同初始压力对该体系的影响。结果表明,加入二氧化硅颗粒后能够缩短水合物的诱导时间;同体积2～4 mm二氧化硅颗粒生成水合物的剩余压力均要低于0.5～1 mm粒径; 2种粒径中都是50 m L的颗粒中剩余压力最低、储气效果更好;此外,水合物在较高的初始压力下生成效果最好。     

气水体系甲烷水合物生成和分解动力学

为进一步探明搅拌对甲烷水合物生成和分解动力学特性的影响,借助容积约为522mL,最高操作压力21MPa的高压全透明反应釜装置,开展了不同搅拌条件下甲烷水合物的生成、分解和浆液流动实验,得到了搅拌对水合物生成量、生长速率和分解速率的影响规律,基于搅拌电机扭矩值分析了不同搅拌速率下水合物浆液的流动特性。搅拌电机型号ViscoPakt Rheo-57,带有扭矩测量功能,测量最大范围57N·cm,精度±0.04N·cm。结果表明：在水合物开始快速生成的前期,水合物的最大生成量、最大生长速率及平稳生长速率都随搅拌速率的增大而增大,进一步验证了传质是控制水合物生成过程的首要因素;在水合物分解阶段,搅拌能提高水合物颗粒的分散性,促进分解气的运移产出;此外,不同搅拌速率下,水合物浆液的电机扭矩随着水合物体积分数的增大都呈现先保持平稳再逐渐增大最后剧烈波动的规律,由此得到了水合物浆液携带固相颗粒的临界体积分数。研究结论在一定程度上揭示了水合物的生长和分解机理,为动力学预测模型研究提供了参考。     

甲烷水合物在纯水中的生成动力学

The kinetic behavior of methane hydrate formation in pure water was investigated.12 sets of experimental data on methane hydrate formation were determined at temperatures ranging from 273.65 to 276.15K and pressures ranging from 4.47 to 8.47MPa.The duration of three stages in methane hydrate formation,known as the dissolution,nucleation and growth periods,that are lacking in open literature,was obtained.The effect of pressure and temperature on the kinetics of methane hydrate formation was also studied.     

甲烷水合物在纯水中的生成动力学

引言一些低分子量气体,如石油和天然气中C_1～C_4轻烃、氮气、硫化氢、二氧化碳和惰性气体等,在一定压力和温度的条件下可与水形成一类笼形结构的冰状晶体,即所谓的气体水合物．气体水合物是一类较为特殊的包络化合物：主体水分子通过氢键相互结合形成一种内含空隙的笼形框架,客体分子则被笼罩于这些空隙中．主、客体分子之间的作用力为vanderWaals力．水合物晶体最为常见的两种结构分别称为结构I（体心立方构型）和结构Ⅱ（金刚石构型）．甲烷和水形成结构I水合物．文献阐述了开展水合物生成动力学研究的重要意义．但由于水合物生成…     

甲烷水合物在纯水和抑制剂体系中的生成动力学

Kinetic data of methane hydrate formation in the presence of pure water,brines with single salt and mixed salts,and aqueous solutions of ethylene glycol(EG) and salt EG were measured.A new kinetic model of hydrate formation for the methane water systems was developed based on a four-step formation mechanism and reaction kinetic approach.The proposed kinetic model predicts the kinetic behavior of methane hydrate formation in pure water with good accuracy.The feasibility of extending the kenetic model of salt(s) and EG containing systems was explored.     

纤维素纳米晶对甲烷水合物生成影响

油气管道输送过程中水合物的防治已成为流动安全保障技术的关键课题。文中研究了纳米晶纤维素(CNC)对甲烷气体水化浆体宏观结构的影响,测量了在5 MPa的初始压力和274.2 K的初始温度下,10 h内的动力学参数的变化。将水合物聚结现象与生成机理结合,对新生成水合物浆液进行动力学分析,同时从化学结构的角度研究了相变体系出现孔隙结构的变化。结果表明,在0.1%—0.3%质量分数范围内,颗粒质量分数每升高0.1%,诱导时间分别延长了17 min和74 min,最高延长了188%。CNC存在时,水合物浆体内存在大量球状孔隙,使Ⅰ型水合物的生成具有网状结构。这些变化与反应时间内测量的诱导时间变化相对应。     

表面活性剂对甲烷水合物生成影响研究进展

由于甲烷水合物在自然条件下的生成存在着诱导期时间过长,晶体生长速率过慢等问题,导致其工业化制备受阻,在分析了众多促进水合物生成的研究后,综述了表面活性剂作为高效促生成化学试剂,其复配使用和与多孔介质的协同作用对甲烷水合物生成的影响,并分析了胶束的产生对甲烷水合物生成的促进因素,完整地归纳了表面活性剂溶液中水合物生成的动力学模型。最后提出,表面活性剂分子的结构性质与其在溶液中发生的复杂电化学行为对甲烷水合物生成的影响还需进一步的证明与探讨;表面活性剂分子间的相互作用是否存在着提高表面活性剂活性强度仍需作进一步研究。     

烷基多糖苷对甲烷水合物生成影响

烷基多糖苷(APG)是一种高效能、无毒性的非离子表面活性剂,它被广泛应用,尤其在水合物领域的研究更具有重要意义。通过实验,在改变质量浓度、初始压力、碳链长度3个条件下,分别研究了APG对甲烷水合物生成的影响。结果表明:合理地选取APG溶液的质量浓度可以有效地提高水合物的生成速率与储气密度,1 500 mg/L的溶液体系效果最佳,最终储气密度(体积分数)可达到138. 17;实验初始压力与最终储气密度存在着一定的线性规律,压力增大,最终的储气密度也随之增大;碳链的长度会影响水合物的生成过程,增加碳链长度可以提高水合物生成速率。因此,合理地选择表面活性剂的碳链长度、种类、质量浓度以及初始压力,可明显提高水合物生成速率与储气能力。     

表面活性剂对甲烷水合物生成影响研究进展

由于甲烷水合物在自然条件下的生成存在着诱导期时间过长,晶体生长速率过慢等问题,导致其工业化制备受阻,在分析了众多促进水合物生成的研究后,综述了表面活性剂作为高效促生成化学试剂,其复配使用和与多孔介质的协同作用对甲烷水合物生成的影响,并分析了胶束的产生对甲烷水合物生成的促进因素,完整地归纳了表面活性剂溶液中水合物生成的动...     

A型分子筛对甲烷水合物生成的影响

The porous medium has an important effect on hydrate formation. In this paper, the formation process and the gas storage capacity of the methane hydrate were investigated with A-type zeolite and Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) existing in the system. The results show that A-type zeolite can influence methane hydrate formation. At the temperature of 273.5 K and pressure of 8.3 MPa, the distilled water with A-type zeolite can form methane hydrate with gaseous methane in 12 hours. The formation process of the system with A-type zeolite was quite steady and the amount of A-type zeolite can influence the gas storage capacity significantly. The adding of A-type zeolite with 0.067 g•(g water)－1 into 2×10－3 g•g－1 SDS-water solution can increase the gas storage capacity, and the maxi-mum increase rate was 31%. Simultaneously the promotion effect on hydrate formation of 3A-type zeolite is much more obvious than that of 5A-type zeolite when the water adding amounts are 0.033 g•g－1 and 0.067 g•g－1 at the experimental conditions.     

甲烷水合物分解动力学

根据两种测量水合物分解动力学的方法———恒定分解压力法及压力变化法 ,采用气体水合物静力学实验装置测定了甲烷水合物的分解动力学数据 .由建立的分解动力学模型计算了甲烷水合物的分解速率 ,较好地拟合了所测得的实验数据 .实验数据验证了分解速率和水合物平衡压力下的逸度与实验压力下的逸度之差有关 ,计算的分解活化能为 73.3kJ·mol^-1(甲烷 ) .     

泡沫铜强化甲烷水合物生成动力学实验研究

提高水合物生成速率和储气密度对天然气水合物技术应用非常重要。将三种孔密度的泡沫铜（CF）分别浸入十二烷基硫酸钠（SDS）溶液中构建水合储气强化体系,在高压静态反应釜中研究泡沫金属对甲烷水合物生成动力学特性。实验结果表明,泡沫铜骨架能为水合物生成提供充足的结晶点,同时可作为水合物生长过程水合热迁移的“高速公路”。甲烷水合物在SDS/CF体系中可快速生成,最大水合储气速率分布在19.24~21.04 mmol·mol^-1·min^-1之间,其中添加15 PPI泡沫铜的SDS溶液储气量最高（139 mmol·mol^-1）,且达到最大储气量90%所用时间最短（10.1 min）。在6.0~8.0 MPa压力下,相比SDS溶液,添加15 PPI泡沫铜的SDS溶液储气量提高了8.8%~35.6%,储气速率提高了4.7%~40.4%;特别在压力为5.0 MPa时,该孔密度SDS/CF体系储气量甚至比SDS溶液增加13倍,储气速率增加16倍。     

0℃以下含SDS的甲烷水合物生成方式及过程对其分解速率的影响

The dissociation rates of methane hydrates formed with and without the presence of sodium dodecyl sulfate(methane-SDS hydrates),were measured under atmospheric pressure and temperatures below ice point to investigate the influence of the hydrate production conditions and manners upon its dissociation kinetic behavior.The experimental results demonstrated that the dissociation rate of methane hydrate below ice point is strongly dependent on the manners of hydrate formation and processing.The dissociation rate of hydrate formed quiescently was lower than that of hydrate formed with stirring;the dissociation rate of hydrate formed at lower pressure was higher than that of hydrate formed at higher pressure;the compaction of hydrate after its formation lowered its stability,i.e.,increased its dissociation rate.The stability of hydrate could be increased by prolonging the time period for which hydrate was held at formation temperature and pressure before it was cooled down,or by prolonging the time period for which hydrate was held at dissociation temperature and formation pressure before it was depressurized to atmospheric pressure.It was found that the dissociation rate of methane hydrate varied with the temperature(ranging from 245.2 to 272.2 K) anomalously as reported on the dissociation of methane hydrate without the presence of surfactant as kinetic promoter.The dissociation rate at 268 K was found to be the lowest when the manners and conditions at which hydrates were formed and processed were fixed.     

甲烷水合物在冰粉石英砂混合物中生成的动力学

在自行搭建的实验台上利用恒压预冷法研究了6.9MPa下温度分别为273K,269K,263K时甲烷水合物在冰粉（154～300微米 ）与石英砂（154～300微米 ）混合物中的生成过程。结果表明冰粉的转化率 随温度的降低而降低,273K时 约为65%,269K时 约为51%,263K时 约为42%。在此基础上,深入分析了混合物中甲烷水合物的生成机理,将反应过程分为石英砂的吸附转化阶段和甲烷气的扩散控制阶段;并建立了定量的动力学模型,计算出冰粉石英砂混合物中甲烷水合物生成的活化能约为70.1KJ•mol-1。     

表面活性剂的酸碱度对甲烷水合物生成的影响

针对甲烷水合物的快速制备,在初始压力7MPa和恒温2℃条件下采用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)阴离子表面活性剂和烷基多糖苷(APG1214)非离子表面活性,通过改变表面活性剂溶液的酸碱性,观察不同pH值对水合物的促进能力,并以表面活性剂分子吸附理论为基础进行分析。结果表明,在pH=3强酸条件下,水合物在气-液界面处先形成晶核,阻碍了气液继续接触,储气密度最低;在pH=11强碱性条件下,晶核在固-液界面处成核,水合物生成速率最高,储气密度最大。     

流动状态对甲烷水合物生成速率影响的研究

为了研究流动状态对甲烷在油包水乳液中降压形成水合物过程的影响,在温度为273.35 K,初始压力为6.80 MPa的条件下,进行了一系列不同搅拌速度下甲烷水合物的生成实验。实验结果表明,各组反应的水合物初始形成压力基本一致,诱导时间的长短无规律性。随着搅拌转速的增大,甲烷气体的吸收速度和水合物的生成速度均随之增大。但到达700 r/min后,搅拌转速的继续增加对吸收和水合过程的影响作用并不明显。