内蒙古天然碱液四元体系的相图研究──150℃Na_2CO_3—NaHCO_3—

本文测定了１５０℃ＮａＨＣＯ＿３─ＮａＣｌ—Ｈ＿２Ｏ、ＮａＨＣＯ＿３—Ｎａ＿２ＳＯ＿４—Ｈ＿２Ｏ两个三元体系及１５０℃Ｎａ＿２ＣＯ＿３—ＮａＨＣＯ＿３—Ｎａ＿２ＳＯ＿４—Ｈ＿２Ｏ、Ｎａ＿２ＣＯ＿３—ＮａＨＣＯ＿３—ＮａＣｌ—Ｈ＿２Ｏ和ＮａＨＣＯ＿２—Ｎａ＿２ＳＯ＿４—ＮａＣｌ—Ｈ＿２Ｏ三个四元体系的相平衡数据，结合前人工作，绘制了上述各体系的相图，并对各相图的构成进行了分析讨论。     

水合物储氢的研究进展

氢作为一种清洁能源,越来越受到人们的重视,氢能利用技术的需求日益迫切。氢能的利用关键挑战在于氢气的储运,促进剂作用下氢气水合物可使氢气在相对温和的温压条件下安全、长期地储存,为储氢提供了一种选择。水合物储氢因其安全环保的特性具有巨大的工业化应用潜力,其目前工业化应用的两个关键问题即为储氢密度与储氢速率。本文首先回顾了氢气水合物的研究历程,阐述了几种常见氢气水合物的相平衡数据,然后归纳了不同晶型氢气水合物的储氢密度,最后总结了物理方法强化与化学方法强化对水合物储氢速率的影响,通过对近年来水合物储氢评估与总结,提出了当前水合物储氢存在的问题与未来研究方向,以期为水合物储气的工业化应用和氢气水合物的研究提供参考。     

水合物降压分解的实验及数值模拟

在天然气水合物一维分解模拟系统上进行模拟多孔介质中水合物降压分解的实验。在考虑天然气水合物分解动力学机理以及流体渗流模型的基础上;建立天然气水合物降压分解的数学模型。利用模型对降压实验进行拟合;获得了多孔介质内水合物分解本征速度常数数量级为10 mol·m^-2·Pa^-1·s^-1;比文献中测定的纯水中水合物分解本征速度常数低3个数量级。对模型进行了参数分析;发现对于实验室规模的一维系统;分解动力学过程控制整个分解过程;而对于现场规模的水合物藏;整个开采过程受水合物藏流动特性的控制;而受水合物分解过程的影响较小。     

注乙二醇溶液分解甲烷水合物的实验研究

在甲烷水合物一维分解模拟系统上,进行了模拟注乙二醇溶液分解甲烷水合物的实验研究。使用甲烷气体与纯水在一定温度、压力条件下,在沉积物中合成水合物。通过以不同速率注入不同浓度的乙二醇溶液,研究了化学法分解水合物过程中甲烷气体和水生产规律。实验结果表明,水合物分解产出甲烷气体的过程主要分为4个阶段：初始注入段、化学剂稀释段、水合物分解段和残余气体产出段。整个分解过程中,水的生产速率几乎保持恒定。通过对实验结果的能量分析表明,本实验条件下分解综合效率在0.20～0.88之间,并且受注入速率和化学剂浓度影响。在恒定注入速率条件下,分解效率在化学剂质量分数为60%时达到最大值。     

降温模式对甲烷水合物形成的影响

在定容条件下,以两种不同的降温模式(缓慢降温和快速降温)进行甲烷水合物在沉积物中的形成实验. 结果表明,甲烷水合物在沉积物中的形成过程包括气液溶解、核化、生长、稳定4个阶段. 在相同的初始条件下,降温模式对水合物生成的热力平衡影响较小,但对水合物生成动力学有显著改变. 快速降温下水合物生长速度明显快于缓慢降温,随着水合物初始条件不同,缓慢降温比快速降温水合物形成时间约增加21.4%~28.8%.     

内蒙古天然碱液五元体系的相图研究150℃Na_2CO_3—NaHCO_3—Na

测定了１５０℃Ｎａ＿２ＣＯ＿３—ＮａＨＣＯ＿３—Ｎａ＿２ＳＯ＿４—ＮａＣｌ—Ｈ＿２Ｏ五元体系七个结晶区的相平衡数据，结合文献数据绘制了１５０℃该五元体系的相图，对相图的构成进行了分析讨论，并进行了以内蒙天然碱为原料，采用蒸发法生产纯碱的蒸发过程的相图分析和相图计算。     

改进的UNIQUAC模型在非离子表面活性剂溶液中的应用

将非离子表面活性剂划分为链节,建立了一个计算混合Gibbs自由能的分子热力学模型,对不同温度下的5个非离子表面活性剂-水体系的临界胶束浓度进行了关联,并利用得到的参数预测了不同温度下其他14个表面活性剂体系的临界胶束浓度,关联与预测结果均令人满意。与Chen-NRTL模型相比,本模型计算精度较好,具有预测功能。     

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。     

基于微扰理论的表面活性剂水溶液表面状态方程

应用微扰理论并借鉴二维气体理论的处理方法,建立了非离子表面活性剂水溶液的表面状态方程。将微扰理论与压力方程相结合,建立了离子表面活性剂水溶液的表面状态方程。运用提出的状态方程,分别对6种烷基聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠等表面活性剂水溶液的表面压数据进行了关联,并利用关联所得的参数预测了其他种类的烷基聚氧乙烯醚及辛基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠水溶液在不同温度下的表面压。关联和预测的精度均较高,结果令人满意。     

TBAB和CP双添加剂水合物法分离烟气中的CO2

在四正丁基溴化铵（TBAB）和环戊烷（CP）双添加剂体系下进行了一级水合物法分离烟气中CO2的研究。对比了纯体系和双添加剂体系对水合物生成过程及分离效果的影响。获得了合适的操作条件（温度276.15 K,压力2.0～3.3 MPa）、初始液气比（0.78）、添加剂浓度（CP体积分数为0.6%）。在合适条件下,双添加剂体系相比纯TBAB体系水合过程的载气量达至1.5～2.0倍,剩余气相中CO2摩尔分数由17%降至7%,去除率由40%～50%上升到60%～70%。实验表明,双添加剂体系在水合物法CO2分离技术的分离效果及节能方面存在潜力,为工业化水合物法净化烟气提供了参考和标准。