动力学水合物促进剂研究进展

动力学水合物促进剂是实现水合物法(NGH)储运天然气技术大规模工业化应用的关键。首先简单介绍了NGH技术与其它常规储气相比时的技术特点和优势,其次从表面活性剂类、氨基酸类、淀粉和聚合物类和纳米流体类等系统调研了动力学水合物促进剂的最新研究进展,最后分析认为氨基酸类促进剂的促进机理及纳米流体颗粒对水合物生成动力学的影响等方面应为日后该领域的研究重点。     

二氧化碳水合物动力学促进剂研究进展

利用水合物法捕获二氧化碳是当今世界的研究热点,但其应用受到了水合物的生成条件苛刻、生成速率缓慢等问题的限制,故需要利用特定促进剂来改善水合物法分离气体的性能。本文从动力学促进剂对二氧化碳水合物生成的影响效果和促进机理两个方面的研究进展进行了分析和介绍：在影响效果方面,主要阐述了不同类型动力学促进剂对水合物生成产生不同的影响以及在高浓度时对水合物生成产生的抑制作用,并分别分析了其原因;在促进机理方面,总结了国内外各学者的研究成果,并指出现有各种关于动力学促进剂促进机理的理论存在的不足。此外,还提出了未来关于二氧化碳水合物动力学促进剂的发展方向：一是着重研究动力学促进剂对水合物生成促进效果与其含有基团的关系;二是目前关于动力学促进剂促进水合物生成机理还没有统一定论,这可能是由于目前的研究主要集中在促进剂对水合物外部形态的改变而未探讨促进剂对水合物内部结构的改变,因此促进剂对水合物内部结构的改变上需进一步研究。     

气体水合物促进剂研究进展

气体水合物技术涉及的领域非常广泛,但受到生成条件苛刻、诱导时间长、形成速率缓慢、含气率低等因素的影响,严重阻碍了该技术的应用,而添加促进剂是一种有效的解决方法.综述了国内外促进剂种类、促进性能评价方法及促进机理分析等方面的研究现状,指出了未来的研究方向.     

水合物形成促进剂研究进展

添加促进剂是高效制备水合物的研究热点,促进剂及其添加量对水合物生成效果至关重要。本文主要从热力学促进剂和动力学促进剂两大类型进行分析：总结了可溶水相热力学促进剂和不可溶水相热力学促进剂的浓度对水合物形成相平衡的影响;从表面活性剂、纳米粒子和相变材料等添加剂,阐述了动力学促进剂添加量对水合物生成诱导时间、储气量和生成速率等方面的影响。促进剂都存在最佳浓度的添加量,并且不同类型促进剂复配更有利于水合物生成。目前添加促进剂后水合物形成机理的研究大多从宏观现象推测,部分学者通过拉曼光谱、X射线衍射和显微观察探索分析促进剂对水合物形成的微观影响,这方面研究有待于进一步开展。添加量作为水合物形成促进剂的重要指标,研究者应得到水合物形成促进剂的最佳浓度与所研究对象的关联性。     

二氧化碳水合物促进剂的研究进展

综述了二氧化碳水合物促进剂的种类、促进效果的评价方法、研究现状以及促进机理等,并对其未来研究提出了建议。     

动力学型天然气水合物抑制剂研究进展

介绍了动力学型天然气水合物抑制剂研究进展、水合物生成动力学,分析了动力学抑制剂的抑制机理。动力学抑制剂的代表性产品有PVP、PVCap、P(VP/VC)、VC-713,抑制效果VC-713PVCapVP/VCPVP,与其他醇类、醚类等复配使用时抑制效果更好。     

水合物动力学抑制剂的作用机理研究进展

水合物动力学抑制剂作为低液量抑制剂,其可应用于深水流动保障风险控制水合物冻堵问题,受到国内外研究者的广泛关注。本文重点阐述了动力学抑制剂的可承受最大过冷度和对诱导时间的延长这两个评价指标,同时梳理了动力学抑制剂对水合物生成及分解过程影响的研究成果。总体而言,可承受最大过冷度越大、延长诱导时间程度越强的动力学抑制剂,抑制水合物生成并保障流动安全的可靠性越高;动力学抑制剂对水合物生成与分解过程存在复杂的影响规律。本文将其对气体消耗速率、气体消耗量和形态,分解温度、时间和分解速率,“记忆效应”等影响进行了分析。结合上述研究成果,总结了动力学抑制剂对水合物的影响机理,特别是提出了化学型动力学抑制剂对水合物吸附抑制机理的概念示意图。最后,给出了未来深入开展动力学抑制剂研究的建议。     

促进剂体系中二氧化碳水合物常压分解

目前,水合物法捕获二氧化碳时,都会添加不同的形成促进剂。而这些促进剂对后期二氧化碳水合物运输条件、封存条件的影响还未可知,因此本文对比研究了纯冰粉体系、单一促进剂体系和复配体系中CO₂水合物的稳定性,促进剂分别选用0.24g/L十二烷基酸钠（SDS）、0.288g/L四丁基溴化铵（TBAB）、5g/L纳米石墨（GN）及0.33g/L NaCl 4种促进剂。在常压、274.65K条件下利用定压分解方法研究不同体系中CO₂水合物的分解动力学特性。结果表明：单一促进剂体系中CO₂水合物的稳定性由强到弱的顺序为SDS>TBAB>GN≈纯冰粉>NaCl,并且SDS能够延长CO₂水合物分解时间,其平均分解速率相对于纯冰粉体系分别减少了29.6%、15.8%及18.5% 。在复配促进剂体系中TBAB+NaCl中水合物稳定性最强,TBAB占主导作用,NaCl＋GN中水合物稳定性最弱,NaCl占主导作用。此外文章还分析了促进剂体系中CO₂水合物稳定性提高的作用机理,主要与促进剂本身的性质有关。     

碳纳米材料促进气体水合物生成动力学研究进展

从碳纳米材料对气体水合物生成动力学影响方面进行详细综述,分别针对原始碳纳米材料、非共价修饰和共价修饰的碳纳米材料对水合物诱导时间、气体消耗量、生成速率和生长周期等参数影响展开介绍。重点分析了纳米材料添加浓度对水合物生产动力学及混合气中CO₂分离效果的影响。对非共价修饰纳米材料,分别从表面活性剂改性与聚合物改性两方面阐述了其对水合物生成动力学特性的影响。在共价修饰方面,对氧化还原修饰、纳米金属离子修饰后纳米材料的稳定性及水合物的生成特性进行了分析。提出现阶段碳纳米材料促进水合物生成的关键问题应从合成纳米材料的稳定分散性、合成材料的循环使用性能两方面进行突破的建议。     

气体水合物形成的热力学与动力学研究进展

气体水合物形成过程中涉及复杂的热力学和动力学问题.本文对水合物热力学理论模型、水合物生成动力学机理等方面的研究成果和最新进展进行了综述.热力学方面重点介绍了基于等温吸附理论 (van der Waals-Platteeuw模型)和基于双过程水合物生成机理(Chen-Guo模型)的相平衡热力学模型,同时介绍水合物结构及其转变方面的最新研究成果.动力学方面介绍了成簇成核、界面成核等成核机理模型以及成核后的水合物生长机理.另外还述及了目前水合物热力学和动力学研究中所涉及的微观、亚微观和宏观测量方法.针对目前水合物热力学和动力学研究中存在的问题,对未来的发展方向和重点提出了建议.     

环状促进剂对煤层气水合物稳定性的影响

采用分子动力学模拟的方法,在恒温、恒压系综(NPT)下考察环戊烷、四氢吡喃、四氢呋喃3种环状化合物促进剂对SII型煤层气水合物结构稳定性的影响。研究结果表明,在模拟体系温度为263 K、压力为10 MPa时,环戊烷促进剂的存在可有效提高煤层气水合物结构的稳定性;在相同温度与压力体系下,四氢呋喃对煤层气水合物的促进效果优于四氢吡喃。通过水合物稳定性的评价指标分析,环状促进剂分子和水分子中氧原子的动力学运动状态与煤层气水合物的稳定性有直接关联。     

甲烷水合物分解动力学

根据两种测量水合物分解动力学的方法———恒定分解压力法及压力变化法 ,采用气体水合物静力学实验装置测定了甲烷水合物的分解动力学数据 .由建立的分解动力学模型计算了甲烷水合物的分解速率 ,较好地拟合了所测得的实验数据 .实验数据验证了分解速率和水合物平衡压力下的逸度与实验压力下的逸度之差有关 ,计算的分解活化能为 73.3kJ·mol^-1(甲烷 ) .     

13X分子筛耦合四丁基溴化铵促进剂作用下CO2/H2水合物形成动力学

水合物法捕集CO₂技术因其清洁环保、工艺简单等优点成为研究热点。但气液传热传质速度慢导致的形成速率慢、储气能力低等关键问题亟待解决。利用13X分子筛耦合四丁基溴化铵（TBAB）促进剂在279.15～280.65K、3.0～6.0MPa研究了CO₂/H₂（39.8% CO₂/60.2% H₂）水合物的形成过程的压降曲线和气体消耗量,并对比分析了TBAB浓度、压力对其促进效果的影响。实验结果表明,与采用搅拌方式的TBAB/CO₂/H₂水合物形成过程相比,13X分子筛可显著提高TBAB/CO₂/H₂水合物的压降速率和气体消耗量。在279.15K、3.0MPa,随着TBAB溶液浓度增大,CO₂/H₂水合物形成过程的气体消耗量先增大后减小;而当温压条件为280.65K、3.0MPa时,气体消耗量随耦合促进剂中TBAB浓度变化仍遵循类似规律。此外,13X分子筛耦合TBAB促进剂对CO₂/H₂水合物压降速率和气体消耗量的影响随着实验压力升高而升高。     

新型促进剂对二氧化碳水合物形成效果的研究

通过水合物相平衡观察法确定TBAB能与CO_2形成半茏状结构的水合物,极大程度地改善CO_2气体形成水合物的相平衡条件.摩尔分数为0.29%的TBAB(四丁基溴化铵)不仅能大幅度地降低CO_2形成水合物的压力至0.66MPa,而且能缩短形成CO_2水合物的诱导时间至30 min以内,高效地提高CO_2水合的效率.实验表明,体积分数17%的CO_2混合气体在0.29m01%的TBAB溶液中形成水合物,经过一级分离后的CO_2体积分数为60%,二级分离后的体积分数可以达到95%以上.     

天然气水合物研究进展

天然气水合物作为清洁、高效、储量巨大的新型能源,其巨大的能源潜力引起世界上很多国家的注意,纷纷投入巨额资金和人力对其进行研究.直到20世纪80年代末期我国才有学者关注和研究天然气水合物,起步相对较晚,因此研究人员做了大量文献资料调研和资料处理等初步研究工作.从20世纪90年代初首次人工合成天然气水合物开始,随着我国政府支持力度的不断增大,在本世纪初我国在东海、南海等地发现天然气水合物矿藏,同时对天然气水合物的成因、动力学机理、形成的条件等方面进行了研究.但如何开采天然气水合物,以及如何防止天然气水合物所带来的温室效应仍是亟待解决的问题.     

气体水合物研究进展

It is of great significance to study gas hydrate because of following reasons. (1) Most organic carbon in the earth reserves in the form of natural gas hydrate, which is considered as a potential energy resource for the survival of human being in the future. (2) A series of novel technologies are based on gas hydrate. (3) Gas hydrate may lead to many hazards including plugging of oil/gas pipelines, accelerating global warming up, etc. In this paper, the latest progresses in exploration and exploitation of natural gas hydrate, the development of hydrate-based technologies including gas separation, gas storage, CO2 sequestration via forming hydrate, as well as the prevention of hydrate hazards are reviewed. Additionally, the progresses in the fundamental study of gas hydrate, including the thermodynamics and kinetics are also reviewed. A prospect to the future of gas hydrate research and application is given.     

水合物形态学研究进展

水合物技术在气体分离、气体储存、海水淡化、蓄冷等领域有巨大的应用潜力。研究水合物的生长方式和形态特征在提高水合物储气量、降低水合物开采风险和防止水合物管道堵塞等方面有重要意义。本文从分子尺度的水合物晶格结构、毫米尺度的水合物晶体形态学和厘米尺度的水合物宏观生长形态学三个方面系统回顾了水合物形态学研究进展：总结了不同客体分子生成的不同类型水合物的不同晶格结构;从笼型水合物和半笼型水合物两个方面,阐述了过冷度、液相组成对水合物晶体形态学的影响;从金属表面传热、相界面传质、晶核加入以及促进剂的使用四个方面,介绍了水合物生长形态学的生长方式及其机理。本文总结了形态学研究对水合物技术工业化应用的积极作用并为水合物形态学研究的进一步发展提供参考。     

水合物动力学抑制研究现状

着重评述了二类低用量水合物抑制剂,即动力学抑制剂和防聚剂的抑制机理方面的理论研究成果,以及抑制性能方面的实验研究成果。简要介绍了低用量水合物抑制剂的应用状况。根据水合物动力学抑制的研究现状,指出了可作为今后研究重点的5个方面。     

乙烯水合物膜生长动力学

利用显微放大技术测定了不同温度(274.1～280.1 K)、压力(0.80～4.38 MPa)下乙烯水合物膜在乙烯气泡表面生长的动力学数据,采用量纲1 Gibbs自由能差作为推动力对数据进行关联建模,得到了乙烯水合物膜生长动力学模型,并回归出乙烯水合物膜生长表观活化能为61.23 kJ·mol^-1,指前因子为6.76×10¹¹mm²·s^-1,同时,考察了在不同温度下压力对乙烯水合物膜生长速率的影响.     

冰点以下多孔介质中气体水合物的生成动力学研究进展

青藏高原冻土区储存着大量的天然气水合物资源,CO₂置换开采冻土区的天然气水合物可实现天然气水合物的安全开采和温室气体CO₂的地层封存。冰点以下多孔介质中气体水合物的生成动力学,是冻土区天然气水合物置换开采研究领域的难点和热点问题。本文全面综述了冰点以下多孔介质中气体水合物的生成动力学研究进展,讨论了不同体系冰点以下多孔介质中气体水合物的形成机理及其生成特性;详述了冰生成水合物机理及其冰粉/多孔介质体系中气体水合物的生成特性,分析了冰点以下多孔介质中气体水合物生成动力学研究尚待完善和改进的地方。最后本文指出冰点以下多孔介质中水合物的生成过程是由传热、传质等多种因素所控制,揭示不同过程的主导因素及其影响规律是今后研究的重点方向。目前对冰点以下多孔介质中水合物的生成特性及机理的认识尚未成熟,仍需深入研究。