雾化喷嘴夹角对瓦斯水合分离的影响

为改善高浓度CH_4瓦斯水合分离效果,利用瓦斯快速水合喷雾实验装置开展了雾化喷嘴夹角影响下高浓度CH_4瓦斯水合分离实验,结合瓦斯水合结束气-固相色谱分析结果,探讨喷嘴夹角对CH_4回收率和分离因子的影响。结果表明:60%CH_4瓦斯气样,喷嘴夹角30°、45°、60°、90°对应的CH_4回收率分别为20.69%、24.23%、16.83%、15.39%,分离因子分别为1.69、1.89、1.55、1.49;70%CH_4瓦斯气样,喷嘴夹角30°、45°、60°、90°对应的CH_4回收率分别为22.44%、25.27%、19.63%、17.87%,分离因子分别为1.67、1.83、1.52、1.41;80%CH_4瓦斯气样,喷嘴夹角30°、45°、60°、90°对应的CH_4回收率分别为22.36%、24.51%、18.81%、16.14%,分离因子分别为1.90、1.95、1.76、1.75。3种瓦斯气样的CH_4回收率和分离因子均随雾化喷嘴夹角的升高先增大后减小,其影响顺序为:45°30°60°90°。     

多孔载体海绵对CH4-N2-O2瓦斯气体水合分离影响（英文）

The findings were presented from laboratory investigations on the hydrate formation and dissociation processes employed to recover methane from coal mine gas.The separation process of coal mine methane(CMM) was carried out at 273.15K under 4.00 MPa.The key process variables of gas formation rate,gas volume stored in hydrate and separation concentration were closely investigated in twelve THF-SDS-sponge-gas systems to verify the sponge effect in these hydrate-based separation processes.The gas volume stored in hydrate is calculated based on the measured gas pressure.The CH4 mole fraction in hydrate phase is measured by gas chromatography to confirm the separation efficiency.Through close examination of the overall results,it was clearly verified that sponges with volumes of 40,60 and 80 cm 3 significantly increase gas hydrate formation rate and the gas volume stored in hydrate,and have little effect on the CH4 mole fraction in hydrate phase.The present study provides references for the application of the kinetic effect of porous sponge media in hydrate-based technology.This will contribute to CMM utilization and to benefit for local and global environment.     

表面活性剂在瓦斯水合中的作用机理

运用自制的可视化实验设备，进行了表面活性剂吐温（T40，1×10^-3mol/L；T40，2×10^-3mol/L；T40/T80（1∶1），1×10^-3mol/L）在瓦斯水合过程中的影响研究，结合煤层高压注水中添加表面活性剂R1-89的现场研究，分析了表面活性剂在瓦斯水合3阶段的主要作用.认为在煤层注水阶段表面活性剂的加入降低了液体表面张力和注水压力，使注水速度加快，煤体得到均匀润湿；在水合物诱导阶段表面活性剂的胶束化增加了瓦斯气体的溶解度，促进了气体在溶液中过饱和，推动了水合物晶核生长，缩短了诱导时间；在水合物生长阶段，表面活性剂胶束对溶于其中的气体分子和吸附于其周围的水分子的束缚作用，相当于降低了体系的温度，改变了水合物生成热力学条件.     

油水乳液强化分离矿井瓦斯的特性

为探究油水乳液体系瓦斯水合物分离特征,利用高压可视搅拌水合分离实验装置结合气相色谱仪,研究了2℃条件下油水体积比、驱动力对瓦斯水合物生长速率和CH4回收率的影响,计算了气体消耗量、水合物体积生成量、水的转化率。结果表明:油水乳液体系水合物浆液具有良好的流动性;相同温度压力条件下,油水体积比1∶1体系瓦斯水合物平均生长速率和CH4回收率均优于7∶3体系,但水合物浆液流动性不及7∶3体系;瓦斯水合物平均生长速率、气体消耗量、水合物体积生成量、水的转化率均随着驱动力的增大而增大;油水体积比1∶1条件下CH4回收率和分离因子随着驱动力的增大而先增大后减小,驱动力为3.0 MPa(压力为7.78 MPa)时CH4回收率最大为24.36%。     

THF对低浓度瓦斯水合化分离热力学条件促进作用

利用可视化分离实验装置,测定了3种浓度(1,0.1和0.01 mol/L)四氢呋喃(THF)溶液中低浓度瓦斯水合化分离热力学参数,色谱分析了分离产物中CH4提纯浓度.对CH4-N2-O2-H2O体系水合物生成相平衡参数Chen-Guo模型计算值和本文实验值进行比较.结果表明:THF的添加有效改善了水合物形成热力学条件,例如17.70℃时,添加促进剂THF后水合物生成压力值降低了7.973 MPa;不同浓度THF溶液对瓦斯水合化分离熟力学条件的改善效果不同,所研究的3个浓度体系中,1 mol/L浓度的THF溶液促进效果最好.     

轴向应力加卸载过程含瓦斯水合物煤体渗透率变化规律研究EI北大核心CSCD

瓦斯水合固化及采掘扰动对瓦斯水合物–煤体介质体系渗透率影响是瓦斯水合固化防突技术应用的关键问题。为此,采用基于出口端流量的稳态法,利用应力–渗流–化学耦合作用含瓦斯水合物煤体三轴试验机,开展含瓦斯煤体渗透试验(3种含水率和3种粒度)及轴向应力加卸载过程含瓦斯水合物煤体渗透试验,分析水合物生成、加卸载过程有效应力及饱和度对煤体渗透率影响规律并初步探讨其影响机制。研究发现,瓦斯水合物形成后,煤体渗透率明显下降,降低幅度为79%~99%;含瓦斯水合物煤体渗透率与有效应力在加卸载过程符合指数函数关系,卸载过程渗透率变化存在3种模式,分别为少量恢复、部分恢复和卸载增透;加卸载过程含瓦斯水合物煤体渗透率损失率、损伤率均随饱和度增大呈增大趋势。试验发现,瓦斯水合物的形成堵塞煤体渗透通道,限制由瓦斯压力降低导致的瓦斯运移补充,有望快速降低瓦斯压力,缩短石门揭煤工期。     

表面活性剂在瓦斯水合物生成过程中动力学作用

促进水合物快速生成是利用水合物技术预防煤与瓦斯突出和进行煤层气储存运输的关键，表面活性剂作为水合物生成的促进剂，对其动力学促进作用进行研究十分必要．利用水合物实验设备，研究了4种表面活性剂（T40，T80，SDS，SDBS）溶液体系中瓦斯水合物的生成过程，结合建立的水合物诱导时间和生成速度模型对实验数据进行了计算和分析．结果表明：表面活性剂的加入降低了溶液的表面张力，促进了烷烃类气体溶解，加快了晶核形成过程，缩短了水合物生成的诱导时间，提高了生成速度，加快了水合物形成的动力学进程．     

干水对瓦斯混合气水合分离动力学影响研究

利用正交实验法研究了干水中NaCl质量分数、气相疏水性二氧化硅质量分数、原料气摩尔分数配比对瓦斯混合气水合分离动力学的影响,结合瓦斯水合物生长速率计算模型,确定出不同反应体系瓦斯水合物形成诱导时间和生长速率.运用极差法和方差法对实验结果进行分析,结果表明:以诱导时间为目标参数,影响因素干水中NaCl质量分数、气相疏水性二氧化硅质量分数、原料气摩尔分数配比的极差值分别为17,5,9;以生长速率为目标参数,上述3个影响因素极差值为1.33,0.26,0.37;研究发现干水中NaCl质量分数是影响瓦斯水合分离动力学的关键因素;干水中NaCl质量分数为2%、气相疏水性二氧化硅质量分数5%、原料气摩尔分数配比G3工艺条件下,瓦斯水合物形成诱导时间最短,水合物生长速率最快.     

THF-SDS对瓦斯水合分离过程温度场分布影响

为探究THF-SDS复配溶液对瓦斯水合反应过程温度场影响,利用配备阵列式温度传感器的水合反应装置,研究了3组促进剂溶液(1 mol/L THF,1 mol/L THF+0.02 mol/L SDS,1 mol/L THF +0.1 mol/L SDS)体系中瓦斯混合气(85%CH4,7%N2,3%O2,5%CO2)水合分离过程温度场分布特征。结果表明：瓦斯水合体系中SDS浓度增加,反应放热速率呈递增趋势(0.030～0.230 kJ/min);反应热导致水合体系温度分布发生变化,体系上层温度最高,下层温度最低,体系中SDS浓度越高,温度梯度越明显;瓦斯水合物导热系数随体系温度分布发生改变(0.529～0.534 W/(m·K)),SDS浓度越高,瓦斯水合物导热系数越大。分析认为,THF-SDS复配溶液改善了瓦斯水合分离热力学条件,提高了气-水转化率,影响了不同水合体系温度场分布。