表面活性剂对天然气水合物生成促进的研究

天然气水合物又称“可燃冰”，储气能力大，其生成与压力、温度、气水接触面积以及添加剂等因素有关。概述了天然气水合物生成的促进研究现状，介绍了不同类型的表面活性剂，包括阴离子表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠SDBS、十二烷基硫酸钠SDS）、非离子表面活性剂（烷基多糖苷APG）对天然气水合物生成的影响，主要研究了不同类型表面活性剂对天然气水合物表观水合数、储气密度以及诱导时间的影响，同时分析了表面活性剂加速天然气水合物生成的机理。结果表明：不同类型的微量表面活性剂都不同程度地促进了天然气水合物的生成，改变了水合物的形成机理；探索研究新的添加剂，有着重大意义。     

复合添加剂对二氧化碳水合物生成条件影响的实验研究及动力学模型建立

基于水合物法储存分离二氧化碳具有较广阔的应用前景,通过实验研究了复合添加剂对二氧化碳水合物生成条件的影响,选用十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)以及两者的混合溶液作为实验用溶液,研究发现当采用浓度为265mg/L的SDS和SDBS质量比为1:1的复合添加剂溶液时,二氧化碳水合物的相平衡点最低,最易生成,此时的溶液体系能很好的促进水合物生成,而且比单一的SDS溶液或者SDBS溶液体系下水合物的生成条件都有所降低。建立了考虑复合添加剂促进作用的新型水合物生成动力学模型。     

喷射方式下表面活性剂对水合物生成实验研究

气体水合物的高效快速生成是利用水合物方式储运相关气体的关键。水合物的生成受气体组成成分、反应温度与压力、水-气接触方式和添加剂等诸多因素的控制。这些因素制约着水合物的生成结构类型、反应速度和含气量等物理化学性质。从结晶的过程考核气体水合物的生成包括溶解、成核与晶体生长3个阶段，其中成核过程是控制水合物生长的关键因素，一旦成核水合物即可在临界晶核母体上快速生成。为此，利用高压水合物生成装置,在喷射方式下添加表面活性剂进行了不同压力、温度下天然气水合物生成的实验，测定了纯水与添加剂溶液中天然气水合物的生成过程及其特性。通过实验数据与结果分析,得出表面活性剂SDS不但可以加快天然气水合物生成速度，同时还可提高其含气量，并初步分析了喷射方式下表面活性剂促进水合物生长的机理。这些研究对解决实际生产问题具有指导意义，并将促进气体水合物储运应用技术的发展。     

复配表面活性剂对气体水合物生成液表面张力的影响

为揭示表面活性剂促进气体水合物生成的机理,研究了复配表面活性剂对气体水合物生成液表面张力的影响。在273.15²83.15 K内,采用铂金板法测定了氟碳表面活性剂Intechem-01(FC-01)与十二烷基硫酸钠(SDS)复配表面活性剂溶液的表面张力,研究了表面张力与温度、复配表面活性剂含量和复配比的关系,并分别利用线性方程、衰减指数函数式和二次多项式进行拟合。研究结果表明,FC-01的最低表面张力为16.8 mN/m,SDS的最低表面张力为34 mN/m,在低温下二者显示出良好的复配效果;复配表面活性剂溶液的表面张力随FC-01含量的增加而降低,当复配比(FC-01占表面活性剂总质量的比例)为0.6283.15 K内,采用铂金板法测定了氟碳表面活性剂Intechem-01(FC-01)与十二烷基硫酸钠(SDS)复配表面活性剂溶液的表面张力,研究了表面张力与温度、复配表面活性剂含量和复配比的关系,并分别利用线性方程、衰减指数函数式和二次多项式进行拟合。研究结果表明,FC-01的最低表面张力为16.8 mN/m,SDS的最低表面张力为34 mN/m,在低温下二者显示出良好的复配效果;复配表面活性剂溶液的表面张力随FC-01含量的增加而降低,当复配比(FC-01占表面活性剂总质量的比例)为0.6⁰.7时,表面张力最低,达到最佳复配比;曲线拟合相关系数超过0.94,拟合效果良好。     

表面活性剂对天然气水合物合成影响的实验研究

为研究钻井液化学成分对天然气水合物的影响作用,利用天然气水合物人工合成实验系统进行了天然气水合物的人工合成实验.在天然气水合物的合成过程中,分别对天然气-水溶液体系中加入表面活性剂(Sodium Dodccyl Sulfate)与未加入表面活性剂时水合物的生成时间、生成温度、生成压力及表面活性剂的浓度等对生成过程的影响进行了实验.在加入表面活性剂的天然气-水溶液体系中,由于表面活性剂的存在加速了气体和水溶液体系的接触面,从而加速了水合物的生成、降低了水合物的生成压力、提高了相同条件下的生成温度,即表面活性剂的存在改变了天然气水合物的生成条件,而且增加了水合物中的含气率.因此,表面活性剂用于配置钻井液有利于保持天然气水合物井的井壁稳定.     

表面活性剂对天然气水合物的作用

概述了表面活性剂对天然气水合物的作用, 一方面可用表面活性剂来提高水合物的生成速率, 因天然气水合物的巨大储气特性和方便、安全的存储方式使其具有极大的工业应用前景; 另一方面, 可用表面活性剂来抑制水合物的生成, 在天然气的整个流动过程中, 一旦形成水合物, 就会造成设备及管道堵塞, 影响正常的生产和运输, 甚至造成停产等事故。所以, 加入少量的表面活性剂来避免水合物的生成显得尤为重要。     

含蜡及表面活性剂环戊烷水合物浆液生成及黏度特性

随着油气资源开采不断向深水领域发展,在深水管道多相混输过程中,低温高压的输送环境极易导致水合物和蜡等固相沉积堵塞管道的问题产生,尤其当蜡和水合物同时存在时,集输管道将面临更高的堵管风险。为此,使用流变仪研究了含蜡和表面活性剂（Span 80）的油水体系中环戊烷水合物的生成规律及水合物浆液流变性,明确了含蜡量（质量分数,下同）、Span 80浓度（质量分数,下同）等因素对蜡-水合物共存体系临界时间及浆液剪切稀释性的影响规律。结果表明,Span 80浓度为1.0%时,含蜡量由0.00%增大至1.00%,水合物生成临界时间由25.8 min延长至49.8 min,增幅约93%。在Span 80浓度为1.5%、2.0%及3.0%时,水合物生成临界时间同样随含蜡量增大而延长,增幅分别为113%、93%及241%。对中低含蜡量体系（≤0.75%）,水合物生成临界时间随Span 80浓度的增大而缩短;对高含蜡量体系（≥1.00%）,水合物生成临界时间则随着Span 80浓度的增大呈现波动变化。此外,随着水合物的生成,含蜡与不含蜡体系水合物浆液的黏度均先快速增大再逐渐减小并趋于稳定,含蜡体系水合物浆液...     

1-甲基咪唑离子液体促进CO_2水合物生成实验探究

为解决水合物法捕获封存CO2技术中水合物反应生成速率慢、储气密度低等难题,自主合成了一种含有表面活性基团的1-甲基咪唑类离子液体水合物促进剂,探究其对CO2水合物的生成促进作用。采用高压磁动力搅拌反应釜,在静态和搅拌体系下,研究了在合成的离子液体的水溶液中CO2水合物的反应速率、反应时间、气体消耗量及其对水合物生成过程的影响,并与SDBS进行对比分析,阐述了促进剂对水合物生成促进的动力学机理。实验结果表明,1-甲基咪唑离子液体可缩短诱导时间,提高水合物生成速率和储气量,其最佳反应浓度为0.1g/L,远低于SDBS对应的0.7g/L,且促进效果比SDBS好,6℃时,CO2水合物的反应生成速率提高了12.5%。     

天然气水合物生成促进因素的研究进展

概述了天然气水合物生成过程中的影响因素,如添加剂(包括表面活性剂、纳米颗粒等)、气体组分及外场等,对水合物生成的影响。添加剂中的表面活性剂能促进水合物的生成,但低浓度的表面活性剂对水合物的生成热力学行为无影响;纳米颗粒通过加快水合物晶体结构的生长来促进水合物的生成。气体组分中除N2外,丙烷和H2S等其他气体对水合物的生成有明显的促进作用。外场中的磁场能提高水合率,扩展水合物的生长区域,利于水合物的生成;而有关电场、超声波及微波对水合物生成的作用,相关研究还较少,将是未来需要重点关注的领域。     

CO_2-N_2-THF-H_2O体系水合物的生成和模型计算

对合成氨工业排放的烟道气(9.06%(x)CO_2+90.94%(x)N_2)在四氢呋喃(THF)溶液中进行水合物的生成研究。实验结果表明,6.0%(x)的THF水溶液能显著降低该体系的水合物生成压力,具有工业应用价值。通过文献中纯CO_2、纯N_2在THF溶液中的水合物生成数据拟合得到CO_2-THF和N_2-THF的二元交互作用参数,采用改进PR状态方程计算气体逸度,Wilson活度系数模型计算液相中水的活度、Chen-Guo水合物热力学模型计算CO_2-N_2-THF-H_2O体系的水合物生成压力。Chen-Guo水合物热力学模型计算出的生成压力与实验值、文献值进行比较,平均相对误差分别为11.68%和8.46%。     

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴水溶液中二氧化碳水合物的生成特性

在可视化高压低温测试系统中,研究了吸收CO2的功能型离子液体1-氨丙基-3-甲基咪唑溴([APMim][Br])水溶液中CO2水合物的生成特性,在273.15~283.15 K、1.0~4.5 MPa下,获得了不同含量的[APMim][Br]水溶液中CO2水合物-[APMim][Br]水溶液-CO2气体三相和CO2水合物-[APMim][Br]水溶液-CO2气体-液态CO2四相相平衡数据。实验结果表明,当[APMim][Br]水溶液中[APMim][Br]含量达35%(w)时,CO2水合物仍可生成,形成[APMim][Br]吸收CO2和气体水合物固定CO2的双重体系。与纯水相比,[APMim][Br]水溶液中CO2水合物生成的温度较低、生成压力较高,说明[APMim][Br]对CO2水合物的生成有一定抑制作用。基于离子液体水溶液缔合特性的活度系数模型理论,对[APMim][Br]水溶液中CO2水合物的相平衡特性进行了计算,实验值和计算值有很好的一致性,平均相对误差为1.6%。     

表面活性离子液体的合成及其在促进CO_2水合物生成中的应用

合成出3种表面活性离子液体1-(3-磺酸基)丙基六亚甲基亚胺十二烷基苯磺酸、1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸和1-(3-磺酸基)丙基-3-甲基咪唑十二烷基苯磺酸,用1H NMR、FTIR、TG和元素分析方法对其进行了表征,并测定了这3种表面活性离子液体的表面张力。实验结果表明,合成的3种表面活性离子液体具有离子液体和表面活性剂的双功能特性,其水溶液的表面张力与十二烷基苯磺酸钠水溶液的表面张力相近,将其应用于CO2水合物生成的实验中,三者均能明显促进CO2水合物的生成,其中1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸促进CO2水合物生成的效果最佳,在4℃时其300 mg/L的水溶液与纯水和700 mg/L的十二烷基苯磺酸钠水溶液相比,CO2水合物相平衡压力分别下降20.1%,13.6%。     

圆盘塔中CO2吸收的传质动力学研究

采用圆盘塔吸收装置,测定水和醇胺溶液吸收CO2的速率。建立吸收传质的动力学模型,研究吸收液流量、浓度对吸收速率的影响。结果表明,流量为4．8L／h,乙醇胺浓度为0．06％为最佳;乙醇胺溶液中添加甲基胺可明显提高CO2的吸收速率,且混合溶剂中乙醇胺与甲基胺浓度比5：1为最佳。     

超临界CO_2微乳液体系的浊点压力研究

由超临界CO2、水、表面活性剂二-(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠(AOT)和助表面活性剂乙醇在一定温度和压力下形成超临界CO2微乳液。采用容积可变的高压可视相态釜,考察了温度、水含量和AOT含量对超临界CO2微乳液体系浊点压力的影响。实验结果表明,低水含量(水含量不高于1.210%(w))时,超临界CO2微乳液体系的浊点压力随温度的升高而增加;高水含量(水含量为1.620%(w))时,超临界CO2微乳液体系的浊点压力随温度的升高而降低。随AOT含量的增加,超临界CO2微乳液体系的浊点压力先降低后升高。不同温度下,AOT含量与超临界CO2微乳液体系浊点压力的变化关系相一致。     

非离子表面活性剂对天然气水合物形成过程的影响

天然气水合物是一种新型的燃料，影响它形成因素主要有压力、温度、气水接触面积以及添加荆等。利用新建立天然气水合物储气实验台，实验研究了新型非离子表面活性剂——烷基多糖苷(APG)对天然气水合物形成过程的影响，主要研究不同质量浓度的APG水溶液对天然气水合物形成速度、含气率φNG、诱导时间以及水合数的影响。实验结果表明非离子表面活性剂APG能提高水合物生长速度以及含气率，并缩短水合物形成的诱导时间。     

气体水合物增长动力学的研究现状

对由小分子的烃类及非烃类的N2,CO2等气体和水形成的非计量笼形化合物即气体水合物进行了介绍。从冰点以上和冰点以下两个温区对国内外水合物增长动力学的研究现状进行了分类与评述。对于冰点以上晶体增长的动力学,从半经验模型、传质模型和界面生成的模型3个角度进行了讨论;对冰点以下的增长动力学,讨论了冰熔融模型、冰核收缩反应模型和水合物原位偏离模型。对水合物生成动力学的进一步研究进行了展望。     

搅拌对甲烷水合物生成的影响

通过有无搅拌条件下甲烷水合物生成过程中的反应速率和液相温度的变化的对比,表明采用间歇搅拌的方式可以有效缩短反应诱导时间,提高反应速率,同时研究了不同搅拌时间和搅拌速率对甲烷水合物生成的影响。在压力5.0MPa、温度274.35K、搅拌速率400r/min、搅拌时间30min,可以获得159V/V以上的储气效果,而且可以缩短反应的操作时间。