适用于甲烷干重整反应的镍基催化剂

Ni基催化剂常用于甲烷干重整(DRM)反应,但是在反应过程中易因积碳和烧结而失活,影响催化剂的性能。在DRM反应机理、反应温度与积碳的关系、Ni基催化剂烧结团聚、优化Ni基催化剂的制备方法等方面综述了适用于DRM反应的Ni基催化剂的研究进展,以期为设计具有更佳抗积碳和抗烧结性能的Ni基催化剂提供理论和研究依据。     

隔壁塔用于多氯甲烷分离单元的模拟研究

以某26万t/a甲烷氯化物装置为研究对象,选取其中多氯甲烷分离单元,采用隔壁塔热耦合技术将混合物分离为3种高纯度产品。利用Aspen Plus软件中Petlyuk模型对分离过程进行模拟,利用灵敏度分析模块进行参数优化,并与实际工况进行对比。结果表明:当进料位置为第24块塔板,侧线出料位置为第38块塔板,回流比为7.0时,二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的分离纯度分别为99.99%,99.90%,99.70%,达到分离要求。当二氯甲烷和三氯甲烷进料组成比例保持1∶1.5,四氯化碳的进料质量分数在6%—8%变化时,适宜的气、液相回流流量范围分别为148—150,103—105 kmol/h。与常规双塔精馏过程相比,隔壁塔冷凝器、再沸器负荷分别减少17.98%,23.01%,节能效果显著。     

多相流管输体系中水合物沉积机理研究进展

国内外对多相流管输体系中水合物沉积的研究虽然很多，但水合物沉积机理仍有待进一步研究。本文根据水合物沉积实验开展条件的不同，将多相流管输体系分为气体主导体系、油基体系、部分分散体系、水主导体系，总结了各体系的水合物沉积的主要机理，并提出了未来的发展方向。管输体系中水合物沉积机理包括水润湿沉积表面、水合物颗粒聚并、水合物的管壁膜生长、水合物颗粒的管壁粘附和水合物的颗粒着床沉积等。大多数学者认为：水合物的管壁膜生长是气体主导体系水合物沉积的主要机理；油基体系水合物沉积的主要机理是水合物颗粒的着床沉积；而部分分散体系和水主导体系的水合物沉积机理尚无统一定论，需进一步研究。多相流管输体系中水合物沉积研究未来的发展方向如下。①搭建全透明的流动环路，观测水合物在管路内实际的形成过程及沉积过程，对水合物沉积机理进行深入研究。②量化研究油水分层、油包水(或水包油)乳状液、自由水层对水合物沉积、堵塞的影响。③对于气体主导体系，除环状流和分层流外，有必要对段塞流、气泡流等其他常见的流型下沉积机理进行研究，重点在于开发一个综合模型来描述水合物沉积过程。④对于水主导体系，水合物形成过程出现的油水破乳的具体机理应是未来水合物沉积过程进行定量研究的方向。⑤国内外对垂直管、弯管及管阀件处水合物沉积堵塞理论研究较少，未来应着重这方面。     

不同饱和度水合物对沉积物固结回弹特性的影响

天然气水合物已被我国列为新矿种,其开采利用至关重要。为了研究含天然气水合物沉积物的固结回弹特性,利用多功能含天然气水合物沉积物试验系统室内合成试样,制备不同水合物饱和度的沉积物进行等向压缩、卸荷回弹试验。试验结果表明:水合物饱和度越高,沉积物压缩性越低;饱和度越低,压缩性越高。卸荷回弹阶段,水合物饱和度大小对回弹系数影响不大。     

海洋天然气水合物储层拉削开采新方法及可行性分析

针对深水浅层非成岩天然气水合物借鉴刨煤机刨削采煤过程提出一种新的拉削开采方法，参照拉刀结构特点设计了一种集开采、收集和输送为一体的拉削管。建立了拉削开采三维模型，对其工作原理和工作步骤进行了说明。用有限元仿真对采空区和拉削管受力进行了分析。结果表明，岩土力学仿真下采空区开采半径和开采角度的增大都会引起剪切应力的增加，最大剪切应力发生在采空区上部的起始位置和终止位置；在不发生剪切破坏的采空区中选择体积较大者作为理想采空区，估算出拉削开采方法的日产气量为142000 m3，具有应用潜力；开采工况下，拉削管的最大等效应力小于管材的屈服极限，表明开采过程中拉削管处于弹性形变，满足方法需求。     

天然气水合物储层泥质细粉砂挡砂介质堵塞规律与微观挡砂机制

中国南海海域部分天然气水合物储层中地层砂为高泥质含量细粉砂，开采防控砂难度较大。针对高泥质细粉砂挡砂机制问题，使用粒度中值为10.13 μm的泥质细粉砂样品，模拟单向气液携砂流动条件，使用绕丝筛板、金属烧结网、金属纤维、预充填陶粒4类挡砂介质在20~80 μm挡砂精度下进行挡砂模拟实验，采用显微成像系统观察挡砂介质内部及表面砂粒沉积与堵塞动态，分析介质流通性能和挡砂性能变化，总结堵塞规律、微观挡砂机制与形态及其控制因素。研究结果表明，不同类型和精度的挡砂介质对泥质细粉砂的堵塞总体呈现堵塞开始、堵塞加剧和堵塞平衡3个阶段。随着驱替进行，挡砂介质渗透率逐渐降低，幅度会高达90%以上；同时过砂速度减缓，最终过砂率为5%~10%。根据堵塞规律和微观图像分析，提出了粗组分分选桥架、局部砂团适度挡砂、整体砂桥阻挡等挡砂介质对泥质细粉砂的3种微观挡砂机制。以粗组分分选桥架挡砂机制为主的挡砂工况下，挡砂介质堵塞渗透率较高，但过砂率超过15%，挡砂效果较差；以整体砂桥挡砂机制为主时，过砂率在10%以下，挡砂性能较好，但各类挡砂介质的堵塞渗透率不足1 D，流通性能较差。局部砂团适度挡砂机制为主时介质挡砂性能及流通性能介于两者之间。挡砂介质对天然气水合物储层泥质细粉砂的微观挡砂机制和形态受挡砂介质类型、精度、地层砂特征以及流动条件等因素控制，其规律对于水合物泥质细粉砂防控砂优化有指导意义。     

低剂量抑制剂Inhibex501存在下的甲烷水合物相平衡研究

含动力学抑制剂的天然气水合物相平衡研究对新型低剂量抑制剂的开发具有指导作用。在283.6 ~ 290.9 K和7.51 MPa ~ 15.97 MPa的温压范围内研究了抑制剂Inhibex501及其溶剂2-乙二醇单丁醚对甲烷水合物相平衡条件的影响。实验结果显示，0.5wt%和2.0wt%浓度的Inhibex501对甲烷水合物形成的热力学条件具有促进作用，能使甲烷水合物形成移向更高的温度或者更低的压力，而2-乙二醇单丁醚在浓度0.2wt% ~ 1.0wt%范围几乎不改变甲烷水合物形成的热力学条件，N-乙烯基己内酰胺与N-乙烯基吡咯烷酮的共聚物对水合物形成热力学条件的改变起主要作用。     

甲烷在钯基催化剂上脱氢的分子模拟

为探明甲烷在钯基二聚体催化剂上脱氢反应过程的微观机理,对甲烷燃烧催化剂的设计与使用提供指导。在M06L/6-311++G(d,p)+SDD//M06L/6-311G(d,p)+LANL2DZ基组水平上,采用密度泛函理论(DFT)对甲烷在钯基二聚体催化剂(Pd_2、PdPt和PdNi)上的脱氢过程进行了研究。对比了甲烷在催化剂Pd_2、PdPt和PdNi上反应的能垒(E_b)、活化能(E_a)及反应速率常数(k),结果表明:CH_2→CH是甲烷在二聚体Pd_2反应的速率控制步骤(RDS),而CH_3→CH_2是催化剂PdPt和PdNi反应的RDS;钯基二聚体催化剂对甲烷脱氢的催化活性顺序为PdPtPd_2PdNi;抗积炭性能顺序为PdNiPd_2PdPt。PdPt适用于要求催化效率较高的项目,而抗积炭性能较好的PdNi催化剂可用于大型工业催化。     

天然气水合物的开采方法及困境

我国对天然气水合物研究取得了一批重要成果,已步入世界先进水平。但目前天然气水合物的开发仍受到理论认知、开采方案、关键技术、安全环保、开采成本等方面的制约而难以实现规模化的商业开采。文章概述了目前关于可燃冰开采的几种方法及其优缺点,并对开采困境作出了阐述,对开发前景做了展望。