水合物分解和生成的动力学模型

水合物的动力学研究一般分为分解动力学和生成动力学,其动力学模型可以划分为宏观模型和微观模型。本文对水合物分解、生成的主流动力学模型进行介绍,包括Jamaluddin模型、Goel模型、Komai模型、Englezos模型、Bergeron—Servio模型。最后,提出建立一个分解和生成双过程统一的动力学模型设想。     

水合物生成和分解动力学研究现状

从微观动力学和宏观动力学的角度对水合物生成和分解动力学研究文献进行了分类、评述,着重点是水合物生成的微观机理和水合物晶体生长的宏观动力学.关于水合物生成的微观动力学,着重介绍3个比较完整的水合物生成机理以及相应的机理模型.关于水合物生成的宏观动力学,着重阐述加拿大Bishnoi实验室所取得的研究成果以及日本学者结合CO_2水合物处置法开展的CO_2水合物生成动力学研究工作.关于水合物分解,主要讨论水合物在受热、降压和抑制剂存在时的分解动力学.基于水合物生成和分解动力学的研究现状,指出了今后研究的8个重要方向.     

甲烷水合物生成分解的实验研究

海底存在着大量可燃冰,1 m3可燃冰能够储存160 m3的天然气。因此,可燃冰的开采与利用可燃冰储存与运输天然气具有重要意义。在改变搅拌、过冷度及低浓度动力学抑制剂的条件下,对甲烷水合物生成量与生成速率进行了实验研究。将甲烷水合物进行升温分解,分析水合物分解时的压力变化情况。结果表明:搅拌对甲烷水合物生成的促进效果最好,其次是过冷度,最后是超低浓度动力学抑制剂;水合物生成的传质过程最终被阻碍,采取将水与天然气的上下位置交换的方法,可以生成更多水合物。水合物升温可以得到相平衡曲线;改变初始时刻压力,可以得到不同温度区间的相平衡曲线;降低水合物分解时的升温速度,可以得到更长温度区间的相平衡曲线。     

添加水合物促进二氧化碳水合物生成的实验研究

水合物法分离、封存二氧化碳,是减少温室气体排放的有效方法之一。今在专门设计的水合物形成实验装置上,研究了二氧化碳水合物初始生成相平衡条件及其影响因素。分别在纯水中加入2.5%、6%和12.5%体积比的水合物晶块进行水合物的生成实验,发现当加入量为6%体积比以上时,不但可以缩短水合物初始形成时所需要的诱导时间,还可以大大降低过冷度,最低可使其在接近相平衡点的状态下生成水合物。而当加入量为2.5%体积比时,与未加入时相同,没有降低过冷度或缩短诱导时间的作用。本研究结果可用于缩短水合物生成时的诱导时间和降低装置的耐压极限,并提示为防止天然气管道中的水合物的重复堵塞问题,应尽可能彻底清除管道中的水合物残余物。     

HPLC法测定酱油中罗丹明B、对位红和苏丹红

建立了高效液相色谱法(HPLC)同时测定酱油中罗丹明B、对位红和苏丹红I～IV的方法。样品经丙酮-正己烷提取剂萃取,蒸发浓缩,经液相色谱进行分析。流动相为水和甲醇梯度洗脱,经SymmetryShield RP18色谱柱进行分离。紫外检测器采用变波长以实现六种染料色素同时测定。六种染料色素线性关系良好,加标回收率在80%～103%之间,RSD在2.6%～8.7%之间(n=6)。     

操作工况对酸性天然气水合物生成动力学的影响分析

水合物的快速生成受诸多因素的影响,操作工况是其主要的影响因素之一。以67.7%CH4+32.3%CO2（摩尔分数）混合气为例模拟酸性天然气,采用自行设计的水合物动力学实验装置,分别对初始压力为3.0 MPa、3.5 MPa、4.2 MPa、5.0 MPa和实验温度分别为1.42 ℃、3.27 ℃、5.48 ℃、7.45 ℃时的水合物生成动力学进行实验研究。定义诱导期、平衡总耗时、生长速率为水合物动力学评价指标,指标通过分析水合物生成过程中的压力及气相组成变化得到,进而综合分析了操作工况对酸性天然气水合物生成动力学的影响。实验结果表明：初始压力越高,实验温度越低,水合物平衡时气相CO2的浓度越低,水合物的生成量和生长速率越大;此外,初始压力对体系诱导期影响不够显著,而操作温度的降低可以明显缩短体系诱导期。     

全可视化反应釜内二氧化碳水合物的生成分解特征

二氧化碳水合物封存技术已成为目前碳封存研究的热点。该技术中对于二氧化碳水合物的生成分解特征及其影响因素的研究是当前的重点和难点。本文设计了高压全透明双反应釜实验平台,以高纯度二氧化碳和去离子水作为研究对象,在17℃、7MPa的初始温压条件下,进行了二氧化碳水合物的初次和二次生成分解实验,并设置对照组对搅拌的影响进行了研究,而后与甲烷在相同条件下的实验进行对比。实验结果表明,搅拌会促进二氧化碳水合物的生成,在400r/min的转速条件下,缩短诱导时间可达40%,增大压降速率可达15%,形成更多且更致密厚实的水合物,并延缓了分解;多次生成可以减少水合物的诱导时间,但对于水合物生成的总量几乎没有影响。与甲烷水合物相比,二氧化碳水合物生成的量大且更难以分解,实验结果有利于二氧化碳的海洋水合物封存技术的开发应用。     

多孔介质中气体水合物的分解动力学研究现状

目前关于水合物的相平衡理论、热力学性质、生成预测方法及其结构的研究已经相当深入;而关于其分解过程的研究相对来说起步较晚。国内气体水合物分解动力学的研究基本上还处于空白状态,国外也是在1987年才开始。但是从实际生产的角度考虑,气体水合物分解动力学的研究是很有实际意义的。文章试图对近年来国外在多孔介质中气体水合物分解动力学研究方面取得的进展做出分析和评价,并提出今后的发展方向。     

天然气水合物生成与相平衡曲线的试验分析

通过改变动力学抑制剂、过冷度、搅拌,借助生成实验装置,分析天然气水合物的生成效果,比较以上三个条件下的天然气水合物的生成速度和生成量,进而得出以上三个变量的对天然气水合物生成效果的贡献。结果表明:增加搅拌在天然气水合物生成过程中起主要作用,其次是过冷度以及动力学抑制剂。通过对水合物生成以及分解过程中压力-温度曲线的拟合,放缓反应釜内温度的升幅,可以得到更长更精确的拟合曲线。     

一种悬垂水滴生成水合物实验系统的开发与研究

为了从微观角度研究水合物的喷雾法制备,设计了一套静止悬垂水滴合成气体水合物高压可视化实验装置。介绍了设备的组成和工作原理,并从压力和温度两个方面对静止水滴生成水合物进行了分析。实验证明,这套系统能很好地应用于气体水合物制备过程的特性和工艺研究。     

甲烷水合物生成和分解的实验研究

利用水合物法实现对天然气的工业储运,需要提高水合物的储气量并解决水合物的分解速度问题。为此,文章研究了在十二烷基硫酸钠(SDS)体系中,甲烷水合物的储气量和在冰点以下的常压分解规律。研究发现,SDS浓度为650 mg/L时甲烷水合物储气量达到最高值,约为170 V/V。分解温度为268.2~272.2 K区域内,甲烷水合物的分解速率随温度的降低而降低;在268.2 K时,甲烷水合物分解速率最低。     

Experimental Study of Methane Hydrate Decomposition Kinetics

Experimental investigations of methane hydrate dissociation kinetics were performed. The test rig consists of a stirred reactor equipped with particle size analysis. The observed dissociation rates were found to be about one order of magnitude faster than previously reported by others. A mass transfer control of the dissociation process is proposed to dominate in the proximity of a dispersed hydrate‐liquid interface. The results are relevant for the design of processes employing dispersed gas hydrates in chemical engineering and the production of natural gas from dispersed deposits.     

Study of the Kinetics and Morphology of Gas Hydrate Formation

The kinetics and morphology of ethane hydrate formation were studied in a batch type reactor at a temperature of ca. 270–280 K, over a pressure range of 8.83–16.67 bar. The results of the experiments revealed that the formation kinetics were dependant on pressure, temperature, degree of supercooling, and stirring rate. Regardless of the saturation state, the primary nucleation always took place in the bulk of the water and the phase transition was always initiated at the surface of the vortex (gas‐water interface). The rate of hydrate formation was observed to increase with an increase in pressure. The effect of stirring rate on nucleation and growth was emphasized in great detail. The experiments were performed at various stirring rates of 110–190 rpm. Higher rates of formation of gas hydrate were recorded at faster stirring rates. The appearance of nuclei and their subsequent growth at the interface, for different stirring rates, was explained by the proposed conceptual model of mass transfer resistances. The patterns of gas consumption rates, with changing rpm, have been visualized as due to a critical level of gas molecules in the immediate vicinity of the growing hydrate particle. Nucleation and decomposition gave a cyclic hysteresis‐like phenomena. It was also observed that a change in pressure had a much greater effect on the rate of decomposition than it did on the formation rate. Morphological studies revealed that the ethane hydrate resembles thread or is cotton‐like in appearance. The rate of gas consumption during nucleation, with different rpm and pressures, and the percentage decomposition at different pressures, were explained precisely for ethane hydrate.     

油包水乳化液滴形成甲烷水合物的动力学特性研究

针对油气输运管线中天然气水合物堵塞问题,重点研究了油包水乳化液滴形成气体水合物的动力学特性。根据原油的甲烷溶解能力经验模型,预测了油包水乳化液(35%(V)水和65%(V)白油)中油-液两相区的甲烷饱和溶解度,优化了乳化液滴的水合反应动力学模型,并且对单个乳化液滴在不同压力和不同液滴尺寸条件的水合物结晶过程进行了数值模拟。研究结果表明,水合物在白油-水乳化体系的结晶生长过程是一个缩核过程,甲烷消耗量和反应速率随着液滴半径的增大而增大,但是水合物转化率随着液滴半径的增大而减小;压力越高,水合物转化时间越短,该结果对揭示油包水乳化液滴的水合结晶机理以及油气输运管线水合物抑制技术的发展具有重要意义。     

静止悬垂水滴形成甲烷水合物的生长动力学

在273.35～277.15 K,4.86～6.65 MPa条件下开展了静止悬垂水滴形成甲烷水合物的可视化实验,提出了气-液平衡时水滴表面CH_4气体溶解度的计算方法以及描述水滴表面水合物膜生长的动力学模型,预测了悬垂水滴形成甲烷水合物的生长时间。结果表明,悬垂水滴转化为水合物颗粒的时间随着系统压力的升高而缩短,随着系统温度的降低而减小。水滴越小,反应时间越短。水滴尺寸和CH_4的扩散阻力对水合反应的影响比系统压力、温度的影响大得多。CH_4在水合物膜中的扩散阻力是影响悬垂水滴转化为水合物的主要因素,进行喷雾反应釜设计时,须尽量消除扩散阻力的影响,加快气体水合物的合成速率。     

甲烷水合物在纯水和抑制剂体系中的生成动力学

Kinetic data of methane hydrate formation in the presence of pure water,brines with single salt and mixed salts,and aqueous solutions of ethylene glycol(EG) and salt EG were measured.A new kinetic model of hydrate formation for the methane water systems was developed based on a four-step formation mechanism and reaction kinetic approach.The proposed kinetic model predicts the kinetic behavior of methane hydrate formation in pure water with good accuracy.The feasibility of extending the kenetic model of salt(s) and EG containing systems was explored.     

气体水合物分解原理的研究

气体水合物作为清洁能源,具有良好的利用前景,而且由于气体水合物资源量大,能量密度高,可作为理想传统化石燃料的替代品,因此受到各国相关领域专家和政府的高度关注。基于此,主要探讨几种典型气体水合物的分解行为,包括甲烷水合物,二氧化碳水合物,氢气水合物,并总结分析不同种类气体水合物的分解原理及实现过程,以期实现天然气水合物的大规模安全开采。     

感红增感染料的结构对印刷胶片性能的影响

综述了应用于胶片菁染料和多核菁染料的结构;增感染料的实验室合成及注意事项;染料的光吸收谱图;以及碱性杂环和酸性杂环对染料性能的影响;增感染料的基本性质和增感染料的应用方法。