天然气水合物分解动力学模型研究

应用本征气体化合物分解动力学的改进模型对天然气水合物的成分分离情况进行预测,分析各种天然气水合物分解动力学及其分解率最大估值公式。研究认为,在相同的驱动梯度下,天然气水合物的分解速度相对更慢;用客体解吸驱动梯度和气水合物分解速率的上极限表示的水合物晶格熔解过程具有独立性,应用分子分解速率流标准化公式能得到不同化合物形式的分解速率常数。     

抑制剂对甲烷水合物生成规律影响的研究

天然气水合物储量巨大，是未来替代煤和石油等传统化石能源的新型清洁能源之一。天然气水合物生成、抑制与分解受多种因素的影响，在研究化学抑制剂对水合物分解抑制与加速效果时需要考虑多重因素的影响，如纯水或海水、反应釜内不同气液比、压力等。利用自行研制的可视化水合物生成、抑制和分解模拟装置进行了水合物相关模拟实验研究。在气液体积比为150∶350时，采用实验室自配的动力学抑制剂KHI3和不同质量分数的NaCl进行复配分析，选出最佳复配方案。结果表明，在3%NaCl+1%KHI3（质量分数）复配方案下，水合物不易生成；KHI3质量分数为2%时，水合物成核速率反而增快，对水合物生成起到促进作用。在实际应用中，应该严格控制抑制剂质量分数，避免出现水合物大量生成而导致的管道堵塞。     

乙二醇溶液作用下丙烷水合物分解实验研究

通过可视化天然气水合物开采模拟系统进行了模拟抑制剂法分解天然气水合物实验,研究了恒流量注入不同质量分数(60.1%,69.8%,80.2%,99.5%)乙二醇(Ethylene glycol)溶液定容分解丙烷水合物实验,研究了抑制剂分解丙烷水合物过程中的温度、压力变化等,同时进行了热量衡算及能效分析.计算得平均分解速率介于3.59-7.67mol·min-1·m-3,平均分解反应速率随浓度变化近似呈线性增长;能效介于61.8%～81.5%;能量产出比介于4.89～6.49;随乙二醇浓度的增加,能量效率和能量产出比也随之增大,但增加的梯度中会出现拐点.与注纯水相比注乙二醇可减少水合物分解时所需要的热量,加速水合物分解,提高分解的能量效率和能量产出比;与低浓度抑制剂相比能效和能量产出比也有明显的提高.     

水合物合成电容特性与降压开采二维实验研究

在天然气水合物二维开采模拟系统基础上,进行了水合物原位生成及分解过程的实验研究,探讨了温度、压力及电容的变化特性;开展了天然气水合物降压开采二维实验研究,得到了二维开采过程中各参数的动态变化规律,并对敏感因素进行了评价.在水合物合成过程中,随水合物饱和度的增加,水量的不断减少,电容量总体减小趋势明显.降压开采表明在二维平面上存在一定的压差与温差,其中温降随与开采井的距离增大而减小.产气过程分为流动阻力控制、分解速率控制以及残余气体采出三个部分,主要受分解速率和流动阻力共同影响.     

天然气水合物降压分解传热特性分析

天然气水合物广泛存在于海底和冻土等极地环境中,是未来潜在的新型天然气能源.降压开采天然气水合物适合于大规模工程应用,边界传热是影响天然气水合物分解速度的重要因素.研究了天然气水合物降压开采的控制机理,建立了二维开采模型,分析了实验室小尺度下不同边界传热条件对天然气水舍物降压开采过程中温度、压力、饱和度以及产气率变化的影响.结果表明,水合物降压开采需要边界能量输入,边界绝热时产气总量为完全分解时的1/36,边界温度越高,水合物分解越快,边界温度为277.45K时分解速度为275.45K时的2.5倍,产气率越快,但对产气总量影响不大.     

甲烷水合物常压分解

在容积为1L的高压反应釜中制备甲烷水合物，采用常压恒温分解法测定了甲烷水合物分解过程的实验数据，并提出了以微分方程表达的宏观分解动力学模型，同时计算出甲烷水合物分解的活化能为76．93kJ／mol。并与其他人测定的活化能数据进行了对比，验证了动力学模型的可靠性。     

防止天然气水合物堵塞的方法

根据天然气水合物生成的热力学和动力学规律。讨论了了三类天然气水合物阻止剂的作用机理。热力学阻止剂可用于高寒地区，但用量偏大。动力学阻止剂和防聚剂用量小，但前者不能用于高寒地区，后者能用于气井。三类天然气水合物阻止剂具有各自适合的场合和发展空间。     

青海木里煤田天然气水合物稳定带研究

天然气水合物稳定带是天然气水合物成藏的必要条件,气体组分、地温梯度、多年冻土层厚度是影响稳定带的主要因素.本文以青海木里煤田钻探得到的天然气水合物实物样品的气体组分为依据,利用Sloan的天然气水合物相平衡程序(CSMHYD),计算得到该区天然气水合物温压相平衡曲线;通过对煤田钻孔简易测温数据的处理,获得冻土层厚度和冻土层下地温梯度等重要数据.基于上述基础数据,提出利用计算机编程模拟计算单孔天然气水合物稳定带参数的方法,根据单孔数据首次编制获得木里煤田天然气水合物稳定带底界埋深等值线图.研究结果表明:木里煤田85个钻孔的天然气水合物稳定带厚度均值达1 000m,显示本区具有天然气水合物赋存的广阔空间;稳定带底界埋深等值线展示了水合物温压平衡区间的平面分布特征,底界埋深超过1 500m的聚乎更矿区南部、哆嗦公马矿区中部和雪霍立矿区东部,是天然气水合物赋存的有利区域.     

注甲醇溶液分解丙烷水合物实验模拟

在自制的可视化水合物开采装置中进行了以恒流量注入不同质量分数（30．0％,60．1％,80．2％,99．5％）甲醇溶液定容分解丙烷水合物的模拟化学试剂法分解天然气水合物实验。结果表明,分解实验开始后,釜内液相温度缓慢降低,压力近似于线性增长,分解时间随着质量分数的增加逐渐减少但减少的程度在减弱。通过计算得到丙烷水合物的平均分解速率介于0．02059～0．04535mol／（min·L）,并随注入甲醇质量分数的增加而增大。与注入纯水分解水合物实验相比甲醇的注入可以减少水合物分解时所需要的热量、加速水合物分解,同时提高甲醇的质量分数有利于加速水合物的分解。     

电场辅助水合物生成与分解研究进展

水合物技术在天然气储运、二氧化碳捕集与封存、气体分离和冷能等领域具有广阔的应用前景。自然条件下,水合物普遍存在着生成速率低、应用环境限制多等因素,因此常采用物理法或化学法来改善其工业化生产条件。物理法和化学法具有生成速率高、储气量高的优点,但存在能耗高、设备成本高、环境污染等问题。近年来,电场对水合物的影响及其作用机理吸引了众多学者的关注与研究。本研究综述了学者们在不同电场环境下对TBAB、THF、CH_4、CO_2水合物生成与分解进行的分子动力学模拟以及实验的研究进展,包括研究条件、作用效果以及电场对水合物的作用机理。从众多的研究结果得出,电场对水合物的生成与分解具有积极影响,有利于实际应用,值得继续研究及探索。