十二烷基硫酸钠对瓦斯水合物生长速率的影响

运用可视化瓦斯水合物实验装置,研究了4种浓度（0.4、0.5、0.6和0.7 mol/L）十二烷基硫酸钠溶液对瓦斯体系水合物生长速率的促进效果,实验获取了瓦斯水合物生成过程的压力-时间曲线,利用水合物生长速率模型对水合物生长速率进行了计算。结果分析表明：十二烷基硫酸钠提高了水合物生长速率,促进了瓦斯水合物生成;十二烷基硫酸钠促进作用存在一个最佳浓度,在所研究的各个体系中,0.6 mol/L SDS溶液中瓦斯水合物生长速率最大,9.0 MPa压力条件下生长速率可达3.35×10^-5 m³/h。     

THF-SDS对瓦斯水合分离过程温度场分布影响

为探究THF-SDS复配溶液对瓦斯水合反应过程温度场影响,利用配备阵列式温度传感器的水合反应装置,研究了3组促进剂溶液(1 mol/L THF,1 mol/L THF+0.02 mol/L SDS,1 mol/L THF +0.1 mol/L SDS)体系中瓦斯混合气(85%CH4,7%N2,3%O2,5%CO2)水合分离过程温度场分布特征。结果表明：瓦斯水合体系中SDS浓度增加,反应放热速率呈递增趋势(0.030～0.230 kJ/min);反应热导致水合体系温度分布发生变化,体系上层温度最高,下层温度最低,体系中SDS浓度越高,温度梯度越明显;瓦斯水合物导热系数随体系温度分布发生改变(0.529～0.534 W/(m·K)),SDS浓度越高,瓦斯水合物导热系数越大。分析认为,THF-SDS复配溶液改善了瓦斯水合分离热力学条件,提高了气-水转化率,影响了不同水合体系温度场分布。     

NaCl-SDS复合溶液中多组分瓦斯水合物成核动力学机理

利用瓦斯水合高压实验装置,在不同浓度氯化钠(NaCl)与十二烷基硫酸钠(SDS)复合体系中开展瓦斯水合物成核动力学实验,研究NaCl-SDS复合溶液中多组分瓦斯水合物生成诱导时间,初步探讨其成核动力学机理。结果表明：多组分瓦斯水合物形成诱导时间随瓦斯中C3H8浓度的升高而缩短,添加NaCl可促进瓦斯水合物成核过程,随NaCl质量分数在0.5%~3.5%范围内升高瓦斯水合物形成诱导时间逐渐减小,3种多组分瓦斯在NaCl-SDS复合体系中较SDS体系诱导时间最大分别缩短22,43,53 min。结合Sloan成核成簇机理分析发现多组分瓦斯中CH4与C3H8协同成核,较单组分气体成核过程简化,NaCl能够促进瓦斯水合物前驱体形成,增强水分子间氢键强度,强化SDS增溶作用,缩短瓦斯水合物形成诱导期。     

油水乳液强化分离矿井瓦斯的特性

为探究油水乳液体系瓦斯水合物分离特征,利用高压可视搅拌水合分离实验装置结合气相色谱仪,研究了2℃条件下油水体积比、驱动力对瓦斯水合物生长速率和CH4回收率的影响,计算了气体消耗量、水合物体积生成量、水的转化率。结果表明:油水乳液体系水合物浆液具有良好的流动性;相同温度压力条件下,油水体积比1∶1体系瓦斯水合物平均生长速率和CH4回收率均优于7∶3体系,但水合物浆液流动性不及7∶3体系;瓦斯水合物平均生长速率、气体消耗量、水合物体积生成量、水的转化率均随着驱动力的增大而增大;油水体积比1∶1条件下CH4回收率和分离因子随着驱动力的增大而先增大后减小,驱动力为3.0 MPa(压力为7.78 MPa)时CH4回收率最大为24.36%。     

基于拉曼光谱技术的瓦斯水合分离产物结构特征

采用激光拉曼光谱技术在1℃,5 MPa条件下原位测试了3种瓦斯气样(CO2,CH4和N2的百分比分别为70∶16∶14;75∶11∶14;80∶6∶14)水合过程,分别获取了其水合反应初始时刻气相与结束时刻水合物相的拉曼光谱图,探讨了其拉曼光谱特征。客体分子的振动模式及其Raman位移表明,瓦斯气样1,2分别合成CO2-CH4水合物,而气样3仅合成CO2水合物。基于客体分子Raman谱带面积比,结合"松笼-紧笼"及Van der Waals-Platteeuw模型,定量分析了3种瓦斯水合物晶体孔穴占有率、水合指数等参数。结果表明,3种瓦斯水合物样品均为Ⅰ型结构,CO2大孔穴占有率分别为75.24%,77.01%,98.70%,CH4大孔穴占有率分别为22.20%,22.64%,0,CH4小孔穴占有率分别为87.73%,91.64%和0,3种瓦斯水合物水合指数分别为6.10,5.89和7.77。     

TBAB溶液中高浓度CO_2瓦斯水合分离效果试验

为改善高浓度CO2瓦斯水合分离效果,研究了3种高浓度CO2瓦斯在浓度为0.2~0.8 mol/L的四丁基溴化铵溶液(TBAB)条件下的水合分离过程,结合气相色谱分析结果对CO2回收率和分离因子进行了计算与分析。结果表明:由于TBAB水合形成半笼型结构为CO2提供物质基础,在一定TBAB浓度范围内,水合物相CO2浓度随TBAB浓度升高而升高;但TBAB浓度过高影响CO2在液相中的溶解度,抑制CO2水合物的形成,使CO2回收率下降。原料气中CO2浓度越高,填充512晶穴的CO2含量越多,使得TBAB体系中分离因子随原料气中CO2浓度升高而增大;而当CO2浓度较低时,TBAB的添加影响了CO2水合分离净化程度。     

表面活性剂在瓦斯水合中的作用机理

运用自制的可视化实验设备,进行了表面活性剂吐温（T40,1×10^-3mol/L;T40,2×10^-3mol/L;T40/T80（1∶1）,1×10^-3mol/L）在瓦斯水合过程中的影响研究,结合煤层高压注水中添加表面活性剂R1-89的现场研究,分析了表面活性剂在瓦斯水合3阶段的主要作用.认为在煤层注水阶段表面活性剂的加入降低了液体表面张力和注水压力,使注水速度加快,煤体得到均匀润湿;在水合物诱导阶段表面活性剂的胶束化增加了瓦斯气体的溶解度,促进了气体在溶液中过饱和,推动了水合物晶核生长,缩短了诱导时间;在水合物生长阶段,表面活性剂胶束对溶于其中的气体分子和吸附于其周围的水分子的束缚作用,相当于降低了体系的温度,改变了水合物生成热力学条件.     

NaCl溶液中多组分瓦斯水合物的成核诱导时间

为加速多组分瓦斯水合化进程,利用可视化水合物实验设备,开展了3种瓦斯混合气在0.5%~3.5%NaCl溶液条件下成核动力学实验,运用直接观测法测定了水合物成核广义诱导时间。结果表明：多组分瓦斯水合物成核诱导时间随瓦斯组分中CH4浓度降低,C3H8浓度升高先减小后增大;添加NaCl可促进瓦斯水合成核,诱导时间随NaCl浓度增大而减小,NaCl浓度为3.5%时,诱导时间最短。基于水合物成核成簇模型和离子电离平衡理论,分析发现：多组分瓦斯中CH4与C3H8浓度的变化,一方面减少水合物生成过程中配位数转变,降低活化能而缩短诱导时间,另一方面生成“篮球-HSII”竞争结构而延缓水合物生成;NaCl电离出的Na+和Cl-分别以[Na(H2O)m]+和[Cl(H2O)n]-形式存在,促使瓦斯水合物前驱体尽快形成,从而促进瓦斯水合物成核。     

蒙脱石对瓦斯水合分离过程的影响

为探寻有效改善瓦斯水合分离速率和分离浓度的方法,研究了蒙脱石（MMT）-化学促进剂（SDS 0.40 mol/L,THF 0.20 mol/L）复配体系对水合物生成过程及CH4分离浓度的影响。实验获取了瓦斯水合物生成过程的压力-时间曲线,利用水合物生长速率模型对水合物生长速率进行计算,运用气相色谱仪测定分离产物中CH4浓度,并对MMT促进机理进行初步分析。结果表明：添加MMT实验体系的瓦斯水合物生长速率较空白实验分别提高了2.43×10 -6,1.45×10 -6和2.48×10 -6 m 3/min,诱导时间分别缩短了8,7和13 min,水合分离浓度分别提高了7.77%,5.07%,0.78%;一级水合分离产物中的CH4最大提纯浓度可达70.52%。     

NaCl对瓦斯水合物相平衡的影响

相平衡条件及其影响因素对瓦斯水合物的快速大量生成具有重要指导意义,利用高压可视瓦斯水合实验装置并结合图解法研究了3种质量分数NaCl溶液(0.5%,2.0%和3.5%)体系中瓦斯混合气(CH4-C3H8-CO2-N2-O2)水合物相平衡条件。结果表明:NaCl改变了瓦斯水合物形成相平衡条件,致使相平衡条件更加苛刻;相同温度条件下,9组实验瓦斯水合物形成相平衡压力较纯水体系升高0.50~2.98 MPa。基于水合离子电离平衡理论建立了瓦斯水合物相平衡NaCl影响机理假说模型,认为NaCl电离出的Na+和Cl-强电场作用对水分子产生作用力,破坏了瓦斯气体分子周围水团簇结构形成。     

花环填料在钠碱烟气脱硫中的应用

为了考察新型花环散堆填料在钠碱烟气脱硫过程中的效果,在直径为550 mm的塔体内进行了烟气脱硫中试实验,重点考察了吸收液pH、液气比、进口烟气温度、空塔气速及吸收剂初始浓度等对吸收效果的影响.结果表明,在填料高度1 m、吸收液pH=6～7,液气比为2～3 L/m³, 烟气温度在50 ℃以下、空塔气速为1.0～1.5 m/s、吸收剂初始浓度为0.3～0.5 mol/L时,脱硫率均可大于80 %.     

非离子型吐温系列表面活性剂对瓦斯水合物生成过程的影响

采用自制的可视化实验系统,对吐温(Tween)系列4组浓度均为0.001 mol/L的表面活性剂(T40,T80,T40/T80(1∶1),T40/T80(4∶1))在瓦斯水合物生成过程的影响进行了实验研究,得到了相关的实验数据和图片;结合水合物诱导时间、生成速率及含气率等计算理论,对数据进行了分析.结果表明：表面活性剂的加入可显著地改善瓦斯水合物生成的热力学条件,有利于矿井瓦斯水合物的生成;T40对水合物生成的促进作用最大;相同浓度不同种类、相同种类不同复配比对水合物生成影响作用效果差别较大.     

表面活性剂Tween-40对瓦斯水合物生成热力学条件改变作用研究

利用自制的气体水合物实验装置,研究了瓦斯水合物在表面活性剂Tween-40水溶液(0.001 mol/L)中的三次生成过程,对水合物生成诱导时间、生成时温度、压力等参数之间的关系进行了分析,将实验热力学结果与相平衡软件计算数据进行了比较,结果表明,Tween-40改变了瓦斯水合物生成的热力学条件。运用表面活性剂对水合物生成的物理作用理论阐述了这一现象的热力学机理。     

实验室条件下褐煤生物气生成的化学影响因素

在实验室条件下,分别添加0.2 mol/L乙酸钠、0.2 mol/L甲酸和5 mg/L酵母浸出液作为外源碳源,研究煤层本源菌作用下褐煤生物气生成潜力和生成过程中的化学影响因素。结果表明,软褐煤和硬褐煤中有机物质都能作为独立碳源生成生物气,软褐煤生成速率（0.18 mL/(g·d)）大于硬褐煤（0.13 mL/(g·d)）,其组分均主要由CH4和CO2组成。有机碳源的加入对褐煤生物气生成速率和气体组分影响各异。0.2 mol/L乙酸钠可以提前甲烷的初始生成时间,同时提高生成速率,显著增加CH4含量,但总体不会影响煤样本身产生的甲烷量;0.2 mol/L甲酸不仅可以激活产甲烷菌活性,而且可以有效增加褐煤生物气产量和CH4含量,且成熟度低的软褐煤增加的效果更明显;5 mg/L酵母浸出液对产甲烷菌有抑制作用。氯仿沥青A含量高可能是导致软褐煤生物气产率高的主要原因;DOC对褐煤生物气生成影响不大。研究认为煤基质中底物可利用性和外源有机碳源类型是影响地下煤层中甲烷生成的重要因素。     

阻抗测试方法在瓦斯水合防突模拟实验中的应用

阻抗法可以监测各种固体、液体内部以及界面电荷的束缚和移动的变化特性。利用突出煤体中瓦斯水合固化过程阻抗特性监测实验装置,以不同质量分数NaCl溶液作为煤体孔隙液体,测试了相同孔隙度煤体中瓦斯水合固化过程阻抗变化特征。结果显示:实验釜中阻抗变化分为三个层位区域,分析瓦斯水合过程阻抗变化特征曲线,上层位阻抗逐渐增大瓦斯水合物形成量较大,下层位阻抗逐渐降低水合物未在此区域形成。通过NaCl质量分数曲线标定,获取了水合反应水的转化情况,基于PR状态方程结合瓦斯变化情况建立了瓦斯水合物生长计算模型,依据色谱分析结果计算了瓦斯水合物的含气率。     

离子液体[C16mim][NTf2]萃取H2SO4-NaClO3溶液体系中的Au(Ⅲ)

为了解咪唑型离子液体--1-十六烷基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺（［C16mim］［NTf₂］）-正戊醇体系对Au（Ⅲ）的萃取效果,研究了不同pH值、不同萃取剂浓度（［C16mim］［NTf₂］与正戊醇的质量体积比,g/L）、不同相比（离子液体相与浸金液相体积比VIL/Vaq,下同）对Au（Ⅲ）的萃取效果,并研究了［C16mim］［NTf₂］对Au（Ⅲ）的选择性萃取效果。结果表明：［C16mim］［NTf₂］对Au（Ⅲ）的萃取率随着pH值和相比的增大呈上升趋势;pH＜1.6时,Au（Ⅲ）的萃取率随萃取剂浓度的增加而增大;［C16mim］［NTf₂］对Au（Ⅲ）有明显的选择性萃取效果,在浸金液Au3+浓度为0.05 g/L,相比为1∶3,浸金液pH=1.6～2.0,［C16mim］［NTf₂］浓度为5 g/L,常温萃取时间为2 min情况下,Au（Ⅲ）萃取率可达90%以上, Au对于Al、Cu、Fe、Zn的选择性系数β分别为466、780、1 118和1 404。