TBAB水合物晶体生长过程的实验研究

通过对常压下9%(w) TBAB溶液降温生成水合物晶体的过程进行观察,以过冷度作为生长驱动力,研究了TBAB水合物晶体的生长特性. TBAB水合物刚形成时,晶体呈高透光度及规则柱体外形,随晶体继续生长逐渐变得不规则,透光度下降. 当恒温浴的过冷度分别为6.0, 8.1和9.6 K时,水合物晶体长度/宽度方向生长时间依次为183 min/140 min, 85 min/65 min, 70 min/37 min,同时反应前的等待时间即生成时间分别为83, 53和55 min. 生长时间和生成时间随过冷度增加逐渐降低,幅度逐渐减小,表明过冷度增加能有效减少水合反应时间,促进水合物的快速生成. 过冷度增加会增加TBAB水合物晶体成核数量,因此晶体与溶液的总体接触面积增加,有利于水合物的快速形成.     

盐水体系中环戊烷-甲烷水合物的相平衡及分解热

利用可视化水合物相平衡实验装置,采用恒温压力搜索法,测定了284～303K内环戊烷(CP)-甲烷在NaCl溶液中的水合物相平衡数据,并采用Clausius-Clapeyron方程计算了其生成/分解热数据。实验结果表明,CP-甲烷水合物生成条件远低于纯甲烷水合物;采用甲烷辅助气体可使CP在高于其纯水合物四相点的更高温度范围内生成CP-甲烷水合物;CP-甲烷水合物相平衡压力随温度增大而升高;随着NaCl浓度的增大,相平衡压力线性升高,且温度越高,温度和NaCl浓度对相平衡压力的影响越大。CP-甲烷水合物的生成/分解热随着温度的升高而逐渐减小,随NaCl浓度的增加而减小。     

TBAB对压缩式循环制备CO2水合物的相平衡影响

采用水冷压缩式CO_2水合物蓄冷实验台,研究了不同TBAB质量分数下CO_2水合物的相平衡特性,绘制出不同TBAB质量分数下压力随温度的变化曲线。经过分析发现:与纯水溶液相比,在相同的温度下,TBAB可以降低CO_2水合物的相平衡压力,且随着TBAB质量分数的增加,相平衡条件越趋向于低压高温,然而这种作用的幅度不断减小:当温度为282 K时,TBAB质量分数为5%,10%,15%的溶液相平衡压力分别相对于纯水溶液降低了2.1,2.8,2.9 MPa。以Chen-Guo模型为基础,提出了一个新的相平衡模型,这一模型考虑到了水的相变以及TBAB的添加生成半笼型水合物等因素,使其更接近本系统的水合物生成时的真实状态,改进后的水合物相平衡模型与实验数据的误差最高有8.03%,证明了此模型有一定的参考价值。     

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。     

四丁基溴化铵-四氢呋喃系蓄冷水合物

基于二元工质水合物相对单一工质水合物在蓄冷特性方面的优越性,在水合物客体组分总质量分数为31.4%的条件下,实验研究了四丁基溴化铵(TBAB)-四氢呋喃(THF)混合水合物蓄冷特性. 通过改变TBAB-THF组分配比,考察了水合物的诱导时间、近似相变温度、蓄冷面积及释冷面积的变化. 结果表明,TBAB-THF系中TBAB浓度减少使诱导时间增长、温度突变点降低、近似相变温度降低,从而减小了水合物在生长阶段的蓄冷面积,缩短了分解阶段的分解完成时间;TBAB浓度在25.7%~27.4%时,相变温度在6.3~8.0℃之间,与空调冷冻水相近,且释冷面积相对其他浓度较高,可作为蓄冷空调的良好介质.     

小通道内TBAB溶液水合物生成实验研究

小通道内TBAB(四丁基溴化铵)水合物晶体微观生成过程研究对水合物浆体安全流动和堵塞机理研究具有参考意义。文中选用内径为3 mm的石英管作为测试管道,利用工业显微镜对在小管道中形成的水合物晶体进行观察和记录,分析了在同一过冷度下(Δt=17℃)质量分数和流量对TBAB水合物形貌、生长速率及堵塞时间的影响。结果表明:在过冷度相同时水合物形貌主要受溶液质量分数影响,水合物晶体的致密度和透光度随质量分数的增加而增大;质量分数增加到25%后,质量分数的增加对水合物生长速率不再有明显的促进作用;受管径限制,径向方向水合物生长速率会先降低再趋于平稳;流动时所产生的剪切力使得水合物晶核剥落形成新的成核点,流量的增加大大缩短了水合物成核时间和堵塞时间。     

旋流分离对天然气水合物除砂提纯的影响

针对固态流化开采方法开采海底天然气水合物含砂量大导致开采效率低的问题,提出原位分离工艺,设计了旋流分离装置,基于该装置利用CFD数值模拟方法研究了固相(砂和水合物颗粒)直径、入口浆体流量及浆体中砂浓度对装置分离性能的影响。结果表明,在研究范围内,砂和水合物分离效率大部分高于60%,最高达98.72%,压降大部分低于0.5 MPa,最低至0.03 MPa。砂粒分离效率随固相粒径增大先增大后趋于平稳,随浆体入口流量增大先增大后减小,随砂浓度增大而降低;水合物分离效率随固相粒径增大先增大后趋于平稳,随浆体入口流量增大先增大后减小,随砂浓度增大而降低。溢流口和底流口压降几乎不随固相粒径变化,随砂浓度和浆体入口流量增大而增大。固相粒径、入口流量、砂浓度对分离性能有较大影响,在砂粒径大于20 ?m、水合物粒径大于40 ?m、浆体入口流量约5 m3/h、入口砂浓度不超过25vol%的条件下分离性能良好。     

水合物法分离烟气(CO2/N2)中CO2的实验研究

利用四丁基溴化铵(TBAB)作为促进剂进行了水合物法分离烟气(CO2/N2)的实验研究.结果表明较高TBAB浓度下生成的水合物较多,其中包含更多的未填充气体的纯TBAB水合物;解析气中的CO2含量受到气体消耗率及实验初始压力的影响;TBAB浓度、实验温度在实验条件范围内对解析气中的CO2含量影响并不明显.CO2摩尔分数为17.4%的CO2/N2混合气通过_二级水合物/膜分离流程可回收到CO2摩尔分数为95.0%的解析气.     

蛋氨酸在KCl溶液中的解离常数与活度系数

采用改变pH法在25、30和35℃下测定了质量浓度为0.25~4.0 mol/kg的KCl水溶液中蛋氨酸的解离常数,计算得到了蛋氨酸的质子化焓;采用电动势法在25℃测量了0.025~0.200 mol/kg蛋氨酸溶液中浓度为0.1~1 mol/kg的KCl的活度系数,计算得到了KCl溶液中蛋氨酸的活度系数。结果表明,蛋氨酸在KCl水溶液中的解离常数随温度上升而减小、随KCl浓度增加而增大;25℃下,蛋氨酸在KCl水溶液中的活度系数随蛋氨酸浓度增大先减小后增大。运用德拜-休克尔模型和Pitzer模型对解离常数和活度系数的实验数据进行拟合,得到了相关参数,结果表明Pitzer模型的可靠性较好。     

用电导率法测定钢铁碱性除油剂的浓度

在不同温度下测定了不同质量分数的SF-205A钢铁碱性除油剂溶液的电导率,发现:25°C下,当除油剂的质量分数在2%～12%之间时,电导率与其成线性关系;而在不同的除油剂质量分数下,电导率随温度上升而明显减小,两者呈一定的幂函数关系。因此,测量除油液的电导率可以推算除油剂的浓度。     

甲烷在四丁基溴化铵和辛基-β-D-吡喃葡萄糖苷复配溶液中的相平衡条件研究

水合物法回收混空煤层气中的甲烷具有清洁高效和操作安全的优势。为了探究四丁基溴化铵（TBAB）和辛基-β-D-吡喃葡萄糖苷（OGP）两种促进剂的协同作用,完成了TBAB+OGP复配溶液中甲烷水的合物相平衡实验。结果表明,TBAB显著降低了甲烷水合物的生成压力,但是OGP的引入减弱了TBAB的热力学促进作用。其削弱作用随着OGP和TBAB浓度的增加而增加,随着温度的升高而降低。该研究为水合物法回收煤层气提供基础实验数据并指导后续的方案设计。     

用模拟蚀孔内溶液的方法研究不锈钢蚀孔内溶液的化学性质

本文作者按18～8不锈钢成分用FeCl_2·4H_2O,CrCl_3·6H_2O和NiCl_2·6H_2O配制了不同浓度的模拟孔内溶液,测定了不同浓度和两个温度条件下模拟孔内溶液的水解速率,稳定pH值和电导率。结果表明,孔内溶液的水解速率很快,不同浓度溶液的水解速率几乎相同;孔内溶液的pH下降主要由CrCl_3水解所引起;温度对溶液的水解有很大影响;pH随溶液浓度增大而减小,电导率随浓度的变化则较复杂;孔内溶液的电导率很大,电偶电流通过孔内溶液不会产生显著的欧姆压降。     

过冷壁面液滴中四丁基溴化铵水合物生成的可视化研究

使用高速摄影技术对2 μl液滴中四丁基溴化铵（TBAB）水合物晶体的成核与生长进行了实验研究。对不同过冷度与不同浓度（10%,20%,30%,质量分数）的液滴中TBAB水合物晶体的生长特性进行了分析并建立了相应的数学模型,推导出TBAB水合物形成活化能E_a为-14.99 kJ/mol。研究结果表明,通过以液滴滴落过冷固体表面的方式可以有效缩短水合物成核的诱导时间,促进水合物的快速生成。为解决水合物在工业中大规模应用的难题提供了新方法。     

半水法湿法磷酸萃取条件对P_2O_5回收率的影响

采用连续投料方式模拟半水法湿法磷酸生产工艺,研究了料浆液固比、搅拌速度、过量硫酸含量、液相P2O5浓度及反应温度对P2O5回收率的影响。结果表明,随着料浆液固比、反应温度的增大,P2O5回收率逐渐增大,随着搅拌速度、过量硫酸含量、液相P2O5浓度的增大,P2O5回收率先增大后减小。通过正交试验优化得到最优萃取工艺条件为:液固比3.0∶1、搅拌速度165 r/min、过量硫酸含量12%、液相P2O5浓度46%、反应温度95℃,此时P2O5回收率可达98.16%。     

水平管道水合物浆液流动特性的数值模拟

基于欧拉双流体模型,结合颗粒动力学理论,研究不同水合物颗粒体积分数、不同流速下非均匀颗粒水合物浆液流动过程中水合物颗粒聚集行为、流动压降及浆液速度分布。结果表明:浆液流动压降主要受流速影响,速度越大压降越大。颗粒体积分数在20%—35%,压降变化很小,当颗粒体积分数达到55%时,压降明显变大。水合物颗粒聚集程度随流速增大而降低,低水合物颗粒体积分数下,颗粒聚集呈悬浮状。随颗粒体积分数增大,水合物颗粒呈堆积状聚集,易造成管道堵塞;水合物浆速度梯度随颗粒体积分数增大而增大。随流速增大,速度由非对称变成对称分布,出现较大的速度梯度。保障水合物浆稳定安全流动存在一个临界颗粒体积分数和经济流速。数值模拟为水合物浆液管道输送技术的研究提供理论参考。     

超细ZrO2注凝成型液体干燥及烧结研究

采用凝胶注膜法制备出超细ZrO2坯体,研究了PEG溶液类型、PEG溶液浓度和固相量对坯体干燥和烧结成型的影响。结果表明,PEG水基溶液对坯体有保护作用。随着PEG溶液浓度的增大,坯体干燥速度增加,而固相量的增加使干燥速度减小。坯体烧结后的密度和线性收缩率受固相量变化的影响,随固相量增大而略有下降。     

碱激发碳酸盐-矿渣复合灌浆材料的工作性能

在碱激发碳酸盐-矿渣复合灌浆材料试验研究中引入浆液Marsh时间与Mini扩展度试验方法,以表征浆液的表观粘度和屈服应力,并结合传统的凝胶时间试验方法,综合研究了不同配方浆液的工作性能.结果表明:硅酸钠溶液浓度和矿渣掺量对浆液工作性能的影响相似,其值增大,浆液凝胶时间缩短,Marsh时间延长,扩展度减小,即浆液的表观粘度和屈服应力随之增大,并且发现其将随时间而进一步显著增大,说明浆液保持良好流动性的时间缩短.硅酸钠溶液模数或缓凝剂掺量增加时,浆液凝胶时间延长,且保持良好流动性的时间增加,但其起始表观粘度和屈服应力变化不大.     

超声波悬浮TBAB溶液液滴表面半笼型水合物生长过程研究

利用超声波悬浮技术将四丁基溴化铵(TBAB)溶液液滴悬浮，观测了不同TBAB质量分数(15%、20%、25%)时的水合物生长过程，并与悬挂液滴进行了对比。实验发现，超声波悬浮的液滴处于快速旋转状态，液滴呈扁球状，水合物生长速率较快，但当液滴中含有气泡时生成水合物的诱导时间延长。总结出超声波悬浮状态下TBAB水合物生长方式可以分为两大类：由内而外，由外而内。由外而内又可以分为单平顶式、双平顶式和包裹式。建立悬浮液滴和悬挂液滴的传热模型，通过对比发现，超声波可以加快悬浮液滴的传热效率，加速水合物的生成和生长。该实验为观测水合物生长提供了一种新的方法。     

阳离子型聚丙烯酰胺/十二烷基硫酸钠体系的研究

通过测量阳离子型聚丙烯酰胺/十二烷基硫酸钠(SDS)体系的动态表面张力、平衡表面张力及电导率,研究了聚丙烯酰胺的阳离子度的作用。聚电解质的阳离子度越大,溶液表面张力达到平衡所需的时间越短,平衡表面张力也越小。对于所研究的SDS浓度范围(<0.02mol·L-1),当聚丙烯酰胺浓度小于产生沉淀现象的浓度时,我们发现阳离子型聚丙烯酰胺/SDS溶液的电导率均比相应纯SDS水溶液的电导率大,且电导率随聚电解质离子度的增大而增加。结果表明,阳离子度即聚电解质链上的电荷数是降低SDS的表面张力、引起溶液电导率增大的主要因素。     

电导法测定弱电解质电离常数实验的影响因素探讨

电导法测定弱电解质的电离平衡常数实验是一个重要的物理化学实验,电离平衡常数受多种因素的影响。本文探讨了温度和电解质浓度两种主要因素对醋酸弱电解质电离度和电离常数测定的影响。实验在三种不同温度条件下,分别测量了醋酸在不同浓度下的电导率。并采用数据处理方法得出了醋酸在不同温度下的电离常数Kc。结果表明,不同温度下,醋酸电离平衡常数的实验值与其理论值相差不大,数量级一致,非常接近(实验相关系数均大于0.99)。浓度一定时,醋酸的电离度随温度升高而增大。而温度一定时,醋酸的电离度随浓度增加而减小;且醋酸的电离平衡常数与温度呈正比线性关系。