CO2置换法开发不同体系CH4水合物的实验

CO₂置换法引起了许多研究者的注意，该方法能够使CH₄水合物开发和CO₂气体的长期储存同时进行，是一种开发CH₄水合物的新方法。在自行设计的反应装置中考察了3.25 MPa压力下，温度271.2 K、273.2 K和276.0 K时CO₂气体置换十二烷基硫酸钠（SDS）体系和纯水体系CH₄水合物中CH₄的置换过程。实验表明：提高温度有利于置换反应的进行；SDS体系的置换速率比纯水体系的置换速率高。276.0 K、3.25 MPa时，SDS体系和纯水体系100 h的置换效率分别达到6.93% 和14.50%。由于水合物相中静态水的存在，置换反应过程中，CO₂的消耗量与CH₄水合物的分解量并不是1∶1的关系。基于实验结果，简单地分析了CO₂置换CH₄水合物中CH₄的置换机理。     

NH3作为CO2置换CH4水合物促进剂的分子动力学模拟研究

针对天然气水合物开采中CO₂置换面临的渗透性差、置换效率低的问题,采用分子动力学模拟方法,将对水合物相具有强穿透能力的NH₃作为促进剂,分别模拟了CO₂单组分和CO₂/NH₃混合组分置换水合物过程。结果表明:在模拟设定的温度压力范围内,245 K和255 K条件下,NH₃对CO₂置换水合物过程起到正向促进作用,而当温度升高至265 K时,则会对置换过程起到抑制作用;温度相同时,升高压力可以提高置换效率,但不会改变NH₃对置换过程的促进/抑制作用。该研究结果可为提高CO₂置换法的置换效率提供新的思路。      

不同分解温度下记忆效应对CO2/CH4混合气体水合物合成的影响

在非常规天然气以及天然气水合物二氧化碳(CO₂)置换开采过程中,明确CO₂/CH₄混合气体水合物(以下简称“CO₂/CH₄水合物”)的合成和分解机理,对水合物法分离混合气体、CO₂封存与CH₄高效开采有重要意义。以多孔介质+去离子水体系中的CO₂/CH₄水合物为研究对象,进行了二次合成和分解实验,研究了分解时间为0.5 h、分解温度为5～25℃条件下的记忆效应对CH₄/CO₂水合物合成的影响,主要从二次合成诱导期、气体消耗量和消耗速率,以及各组分气体消耗情况3个方面进行了分析。结果表明,分解温度越低,二次合成诱导期越短;记忆效应降低了二次合成速率;当分解温度为10℃时二次合成速率最快,气体消耗速率峰值为8.10 mmol/min;在相同的合成温度和压力下,升温分解后的记忆效应使二次合成时CO₂水合物合成量提高至初次合成量的1....     

CO2置换甲烷水合物热力学影响因素实验研究

CO2置换法作为一种集温室气体储存和天然气水合物开发于一体的方法引起了国内外学者的注意。通过检测置换过程中气相组分的变化情况,研究了压力和温度对CO2置换甲烷水合物置换率的影响。实验体系为纯水,置换反应时间为50h。实验结果表明,在CO2注入压力为2.5MPa时,当温度分别为273.15K、274.15K、275.65K、276.15K时,置换反应结束时气相中CH4的摩尔分数从置换反应开始时的1.56%分别达到39.74%、41.89%、45.45%、48.04%。在置换温度为275.65K时,当CO2注入压力分别为2.2MPa、2.5MPa、2.8MPa、3.1MPa时,置换率分别达到44.87%、45.45%、46.66%、47.21%。可见,置换温度与压力在一定范围内对置换率的影响是正向的,但影响程度不大。     

利用Box-Behnken法分析CO2置换CH4效果

基于CO2置换CH4理论,综合考虑影响CO2置换CH4效果的3个因素,运用Box-Be-hnken实验设计方法,建立CO2置换CH4的数学模型。通过Design Expert软件生成曲面反应图,并对曲面反应图进行单因素及双因素解吸效果分析,得出各参数对CO2置换CH4效应影响的强弱顺序及交互影响的显著性,其结果依次为渗透率、含水率、含气量,进而对CO2置换CH4效果进行分析。该研究为煤层气提高采收率提供了一个省时有效的分析方法。     

CO2-CH4混合气体水合物相平衡实验研究

CO2置换开采天然气水合物是集温室气体储存和天然气水合物开采于一体的方法,已引起研究者的广泛关注。针对CO2置换法技术,本文利用建立的气体水合物相平衡测试装置,在273.7K～284.2K温度范围内测试了3组CO2-CH4混合气体的三相共存（H-V-LW）和较高四相点Q2（H-LW-LC-V）的相平衡特性。研究结果给出了实验温度范围内混合气体水合物随甲烷含量提高的相平衡压力特性,以及该混合气体水合物体系较高四相点Q2（H-LW-LC-V）稳定区的边界和混合气体水合物融化开始和融化结束时的Q2点。数据表明,混合气体中随着甲烷相对二氧化碳浓度的增加,Q2点随之增加,四相共存状态压力和温度范围也随着扩大。     

CO2乳状液置换天然气水合物中CH4的动力学研究

以CO₂置换天然气水合物中CH₄是一种集温室气体隔离和清洁能源开采于一体的方法,其关键是提高置换率和强化置换动力学。该研究以不同质量比的O/W型CO₂乳状液注入天然气水合物中,经过24~96h的置换,得出的置换结果表明,质量比为90∶10的CO₂乳状液在CO₂水合物能稳定存在、CH₄不能稳定存在且CO₂呈液态的温度压力条件下,置换反应效果最好,同等温度压力条件下置换效果比纯液态CO₂的置换效果好。     

甲烷水合物分解动力学模型

将甲烷水合物的分解过程看作球形颗粒消融问题，采用宏观气固反应动力学方法，建立了恒温减压条件下水合物的分解动力学模型，推导了甲烷水合物的分解速率方程。采用实验数据进行动力学分析，认为在℃以下，水合物分解速率由气体在冰层的扩散过程控制。通过对比甲烷气体在冰层内有效扩散系数的模型计算值和实验值，对模型进行验证，误差分析表明，所提出的甲烷水合物分解动力学模型计算结果与实验值吻合良好。     

液态CO2原位置换整形天然气水合物的形态研究

CO_2置换法在开采天然气(CH_4)水合物资源的同时,能将温室气体(CO_2)以稳定的水合物形式永久封存并保持海底地质结构的稳定。探究液态CO_2原位置换整形天然气水合物的过程形态,验证水合物的形态结构是否会破坏,对实际开采技术的研发具有关键意义。利用自行设计的可视化反应釜对液态CO_2置换整形天然气水合物进行实验观测研究。结果表明:①在置换过程中,原位CH_4水合物分解的同时生成CO_2水合物,并保持过程中水合物的整形结构稳定的第二类原位置换过程是可以实现的;②在实际工程应用中,采用液态CO_2在相应的相平衡压力条件下,对大规模的天然气水合物藏进行第二类原位置换,可望获得较高的水合物藏置换开采效率。实验结果为进一步研究液态CO_2置换天然气水合物开采工艺提供了直观的过程现象。     

TBAC+Tween80+CO2体系下水合物生成动力学

四丁基氯化铵(TBAC)作为一种热力学促进剂,被广泛应用在促进水合物生成方面,但由于单一的TBAC促进效果有限,因此开展了TBAC和聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯(Tween80)复配体系下水合物生成动力学实验,探究了不同复配比对水合物生成过程中诱导时间、总耗气量、生成速率的影响及机理。实验结果表明,在复配体系下,水合物生成的诱导时间相比纯TABC体系大幅度减少,其中在10%(w)TBAC+2000 mg/L的Tween80体系中,促进作用达到最大,相比纯TBAC体系诱导时间减少59%;5%,10%(w)TBAC+Tween80都会使得体系的总耗气量略微的减少,而15%(w)TBAC+Tween80则会使溶液中的总耗气量略微增加;在生成速率影响方面,复配体系下气-水合物转化率均有明显提高。     

用CO2置换水合物沉积层中CH4可行性分析

天然气水合物是一种重要的能源载体，如何有效开采、合理运用是水合物气研究的关键。在总结国内外提出的一般天然气水合物开采方式基础上，依据目前国外CO₂置换技术的实验研究和理论分析，探讨了利用该技术开采水合物气的可行性。认为一旦CO₂置换CH₄技术从热力学和动力学两方面取得广泛理论成果，将探索出一条既能开发能源、又能保护环境的可行途径，给国民经济带来直接的经济效益。     

喷雾反应器对生成甲烷水合物影响研究

对喷雾制备甲烷水合物进行实验研究,考察制备水合物的工艺过程和特点,分析喷嘴喷雾角、气液空间体积比等影响因素,探讨甲烷水合物的生长机理。实验表明:采用实心45°喷雾角的喷嘴的雾化效果最好,反应容器最佳气液相空间体积比约为1∶1;甲烷气体消耗量随着过冷度的增大而增大,而且水合物晶体生长形态差异明显;系统水过冷度作为甲烷水合物生长驱动力,拟合出甲烷水合物生长速率与过冷度的关系式。     

二氧化碳置换甲烷水合物的实验研究

CO2置换CH4水合物是一种开发CH4的新方法,该方法既可以开发CH4,又可以永久储存CO2。通过自行优化设计的实验装置,研究了石英砂介质体系中温度和压力对置换效率的影响。实验结果表明,在置换压力为2.5MPa,温度为273.15K、274.15K、275.15K、276.15K、277.15K、278.15K时,置换率分别为1.75%、6.99%、13.43%、5.53%、22.64%、44.90%;在温度为275.15K,置换压力为2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa时,置换效率分别为37.11%、13.43%、3.44%、4.58%。可见,温度和压力都是推动CO2置换CH4水合物反应的影响因素。     

FCC汽油催化裂解生产低碳烯烃的动力学模型研究

针对催化裂化汽油催化裂解生产低碳烯烃的反应体系,建立了六集总动力学模型,推导出模型的解析解,利用小型提升管催化裂化试验装置的试验数据,采用最小二乘法求出了各集总之间的反应速率常数,并对所建立的模型进行了初步的检验,结果表明计算值与试验值吻合良好,模型具有较好的预测能力.对乙烯、丙烯的产率及选择性的计算表明,随停留时间的延长.产率有所增加,但选择性基本不变.     

Ni/La-BaTiO3催化剂的低温CH4/CO2重整性能研究

镧液相掺杂合成了不同镧含量的La-BaTiO3载体,再通过浸渍负载活性组分制备出Ni/La-BaTiO3催化剂。通过CH4/CO2连续重整制合成气反应,考察常压下、700℃和750℃温度的Ni/La-BaTiO3催化剂稳定性和积炭性能;采用CO2脉冲反应评价了700℃低温重整条件下各Ni/La-BaTiO3催化剂上一氧化碳的歧化反应程度。结果表明,一氧化碳的歧化反应程度对催化剂低温CH4/CO2重整的稳定性和积炭性能影响显著,Ni/1.05%La-BaTiO3是最佳的低温CH4/CO2重整催化剂。     

一种新型CO_2置换CH_4水合物的开采方法

天然气水合物储量巨大,是未来极具开发潜力的清洁能源。CO_2置换法兼具能源开采与温室气体封存的双重功效,但通常CO_2对CH_4的置换速率非常低。为此,结合抑制剂存在条件下CH_4水合物和CO_2水合物具有不同的热力学稳定性这一特点,提出并通过实验证实了一种可用于开采天然气水合物的新方法,它将CO_2置换法与注热力学抑制剂的工艺相结合,实现了CH_4水合物分解过程的加速。通过岩心驱替实验,对比考察了两类3种常见CH_4水合物热力学抑制剂(甲醇、氯化钠和氯化镁)的作用效果。实验结果表明:在甲醇溶液作用下,CH_4水合物分解速率高达0.011 94 mol/h,远高于电解质盐溶液的作用效果(分别为0.000 86 mol/h和0.001 41 mol/h)。选择甲醇溶液作为水合物分解加速剂,通过前期注入甲醇溶液段塞、后期连续注入CO_2的方式,使得CH_4水合物分解率超过92%,且实现了CO_2气体以水合物形式的封存固定,最终CO_2水合物的生成量占到初始甲烷水合物总量的16%~27%。     

天然气水合物堵塞预测技术研究

在输送未经矿场分离的天然气的过程中,由于压力和温度等外界环境因素的改变,常常生成大量的水合物,造成管线冻堵,严重影响天然气的正常生产。本文从统计热力学理论出发,结合Vander Waals-Platteeuw理想固体溶液假设,给出了水合物生成条件预测数学模型和计算方法。通过检验：该模型在预测酸性气体水合物生成温度时的平均相对误差为0.33％;对非酸性气体的偏差仅为0.113％,算例表明模型计算方法简单,使用十分方便,具有较高的精度,能够满足工程需求。     

催化裂化柴油在NiMoW/Al2O3催化剂上选择性加氢动力学研究

n order to investigate the hydrofining unit of LTAG technology, the selective hydrogenation saturation process of PAHs was studied on the NiMoW/Al2O3 catalyst as there is high content of PAHs in FCC light cycle oil (LCO). Based on the study of parameter factors and the reversible hydrogenation reaction law principal of aromatics, PAHs in the selective hydrogenation process could be effectively simulated by the modeled CH group and CH2 group, and the selective saturation model could be further established in this process including the HDN and HDS kinetic models. The results showed that the kinetic models above could fit the experimental data perfectly and predict the content of S, N and aromatics in the selective hydrogenation products of LCO effectively, which could provide theoretical support for the optimization of industrial operation.     

施氏假单胞菌UP-1降解二苯并噻吩的动力学模型

对施氏假单胞菌(UP-1)降解二苯并噻吩（DBT）的过程进行了宏观动力学研究,以Michaelis-Menten方程为基础确定了UP-1降解DBT的动力学模型。计算得到动力学参数vmax=84.75 mg/(l·h), Km=759.59 mg/l。通过相关指数R2和F值检验,该动力学模型高度显著,两个重要参数取值可信。在考察的底物浓度范围内菌株UP-1降解DBT过程不存在底物抑制作用,但存在产物抑制作用。求得的UP-1休止细胞降解DBT的最大降解速率为88.5 mmol/(kg DC·h),其降解脱硫能力优异。