丙烷对瓦斯水合物相平衡条件的影响

瓦斯水合物相平衡热力学条件的确立及改善是瓦斯水合化方法实现工业化的关键。利用可视化水合物相平衡实验装置,结合相平衡温度搜索法与观察法测定0.25 mol/L SDS溶液体系中四种不同瓦斯水合物相平衡条件,探究丙烷对瓦斯水合物热力学相平衡条件的变化规律,结果表明:丙烷的加入将水合物结构类型从Ⅰ型转为Ⅱ型,使得4.0~7.0 MPa范围内含丙烷瓦斯水合物生成相平衡温度升高,温差最大至13.7℃,大幅度改善了瓦斯混合气水合物热力学条件;丙烷含量越高,水合物相平衡条件改善效果越好。     

甲基环己烷气体水合物相平衡数据测定与预测

利用恒温压力搜索法在273.60～290.62K温度范围内测量了甲烷和甲基环己烷体系水合物的形成条件,实验结果表明该体系的水合物(H型)相平衡压力比甲烷体系的水合物(Ⅰ型)相平衡压力低1.0MPa以上.根据Langmuir的等温吸附理论,给出了H型气体水合物相平衡计算数学模型.计算结果表明该模型可较好地预测实验体系水合物(H型)的形成条件.     

甲基环已烷气体水合物相平衡数据测定与预测

利用恒温压力搜索法在273.60～290.62K温度范围内测量了甲烷和甲基环已烷体系水合物的形成条件,实验结果表明该体系的水合物（H型）相平衡压力比甲烷体系的水合物（I型）相平衡压力低1.0MPa以上。根据Langmuir的等温吸附理论,给出了H型气体水合物相平衡计算数学模型。计算结果表明该模型可较好地预测实验体系水合物（H型）的形成条件。     

含离子液体体系甲烷水合物形成特性实验研究

实验研究了新型水合物抑制剂1-己基-3-甲基咪唑氯盐对甲烷水合物形成的抑制作用。实验结果表明,1-己基-3-甲基咪唑氯盐水溶液中甲烷水合物分解相平衡压力随着温度的升高而增大。与纯水中甲烷水合物相平衡条件相比,添加离子液体使得甲烷水合物的相平衡边界向高压和低温方向偏移。     

X射线断层扫描系统研究甲烷水合物形成和分解过程

通过X射线断层扫描系统可以清楚地描述甲烷水合物形成和分解过程.实验表明，甲烷水合物初期形成迅速但较为疏松，随着疏松空隙被逐渐填充，甲烷水合物逐渐达到密实状态，质量逐渐提高.当温度和压力条件超过相平衡条件后分解过程立即开始，并迅速分解.分解过程由密实状态迅速向疏松状态发展.甲烷水合物形成过程相对分解过程来说较为均匀，各向基本相同，有疏密差别.但分解过程有较大差异，靠近反应釜壁分解速度远大于中间，这一差异也恰好可以被用来作为甲烷水合物相平衡条件的测定.     

氮气及氮气+二氧化碳在四丁基溴化铵水溶液中水合物相平衡研究

采用压力搜索法测量了四丁基溴化铵-氮气-水和四丁基溴化铵-氮气-二氧化碳-水体系水合物的相平衡数据。四丁基溴化铵水溶液的质量浓度范围为10%~30%,实验的温度和压力范围分别为283.25~288.65 K和1.98~5.89 MPa。在实验压力和温度范围内,添加四丁基溴化铵降低了氮气和氮气+二氧化碳体系水合物的形成压力;而且随着四丁基溴化铵溶液浓度的增加,水合物相平衡压力下降的幅度也增大,说明四丁基溴化铵是氮气和氮气+二氧化碳水合物形成的促进剂。实验结果还表明,在氮气中混入二氧化碳,水合物相平衡压力降低;随着二氧化碳含量的增大,水合物相平衡压力下降的幅度增大。     

环戊烷水合物作为氨基酸型促进剂初筛方法的实验研究

固态天然气水合物是一种潜力巨大,高效安全的储能方式,却一直受限于其苛刻的生成条件和缓慢的生成速率,因而近年来水合物促进剂成为人们关注的焦点。通过对比测试了正缬氨酸、丙氨酸和组氨酸三种氨基酸在常压环戊烷水合物体系和高压甲烷水合物体系中的效果,研究利用更为安全的环戊烷体系对水合物促进剂进行初筛的可行性。实验结果表明,同丙氨酸和组氨酸相比,环戊烷体系中正缬氨酸具有最高效的促进效果,显著提升了水合物生成速率,其最适浓度为0.5wt%,诱导时间和反应最高温度分别为9.5 min和4.5 ℃,另外,乳化剂Span 20对正缬氨酸有良好的协同增效作用;同时,正缬氨酸在甲烷水合物体系同样具有最佳的促进性能,有效提升了甲烷水合物的储气量,初始过冷度的增加可有效提高水合物生成速率与储气能力。因此,环戊烷水合物体系可以作为一种初步筛选高效氨基酸型促进剂的方法。     

基于GM(1,N)改进模型的瓦斯水合物相平衡预测

研究瓦斯水合物相平衡的条件是实现瓦斯水合物储运技术的关键.利用水合物相平衡测定装置得到的动态相平衡数据,采用基于残差修复的灰色残差GM(1,N)模型的数据修复方法,建立残差GM(1,N)模型.以瓦斯水合物相平衡压力值为研究对象,以水合物相平衡温度值为参数列,采用灰色GM(1,N)理论,建立组分((φ))为CH455％、C2H610％、C3H810％、CO22％、N223％的瓦斯气样在不同温度条件下的压力值预测模型.结果表明:基于残差GM(1,N)模型的数据修复算法更加有效、可靠,并且具有良好的实用性,明显提高了灰色预测模型的预测精度,为瓦斯水合物相平衡研究提供了准确的数据支持,具有一定的应用价值和实际意义.     

冻土带天然气水合物稳定性研究

针对全球气候变暖的现状结合青藏高原冻土带下水合物的特点，运用水合物生成相平衡原理，预测了基于0．04℃／a升温梯度背景下的青藏高原冻土带水合物的稳定性。预测结果显示：温室效应导致的温度变化和冻土层剖面压力条件的变化会直接影响水合物的分布和稳定性，造成冻土带水合物的分解释放出大量CH4强烈温室效应气体，从而对高原环境造成直接的负面影响。     

防止深水钻井地层水合物分解的实验研究

利用水合物抑制与分解评价模拟实验装置,研究了搅拌条件、膨润土、钻井液添加剂以及水合物抑制剂对气体水合物形成的影响规律,考察了水合物的分解规律。结果表明,搅拌和膨润土的存在可加速水合物的形成,多数钻井液处理剂对水合物形成有一定抑制作用;改变水合物的存在条件(温度、压力)可引起水合物的分解;单一的热力学抑制剂可使水合物立即分解;而使用动力学和热力学抑制剂复配的深水钻井液既可防止天然气形成水合物,又可适当延缓水合物的分解时间,减少水合物分解造成的井喷。     

二氧化碳水合物分解动力学研究

油气在生产、储运过程中易形成二氧化碳水合物 ,而二氧化碳水合物的合理利用又可以解决如温室效应等的环境问题。为了考察二氧化碳水合物的分解动力学性质 ,采用改进的气体水合物静力学实验装置 ,测定了二氧化碳水合物在不同温度、压力下的分解动力学数据。将水合物分解反应看作一级反应 ,建立了分解动力学模型 ,计算了二氧化碳水合物的分解速率 ,较好地拟合了所测得的实验数据 ,模型的平均误差为 8.0 %。实验数据验证了二氧化碳水合物的分解速率与压力推动力有关 ,水合物表观分解速率常数与压力推动力成正比。将分解速率常数k以Arrhenius方程描述 ,计算出的二氧化碳水合物分解活化能为 71.4kJ/mol,与文献值相近     

悬垂水滴表面天然气水合物的传热生长模型

在气体水合物生成动力学的研究基础上,基于天然气水合物的喷雾法制备,对悬垂水滴形成天然气水合物的过程进行分析,建立了受传热控制的水合物生长模型,并对模型作了求解与讨论.结果表明未反应的水滴达到相平衡温度的时间随水滴半径的减小而减小,随过冷度的增大而增大;达到相平衡温度后水滴的反应时间随过冷度的增加而减小,但与水滴尺寸的变化无关.水滴达到相平衡温度的时间很短,而随后的水合反应持续时间较长,缩短水滴到达相平衡温度后的反应时间可明显加速水滴的水合过程.     

核磁共振成像原位监测冰融化及四氢呋喃水合物分解的微观过程

核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)可以通过物质在不同相态之间的亮度差别来识别物质相态的变化,冰、水和水合物之间较大的亮度对比使MRI成为监测水合物生成分解动态过程的有效工具.采用MRI原位监测了冰融化和四氢呋喃(THF)水合物分解的微观过程,从微观角度对比研究了THF水合物分解与冰融化过程的异同.冰融化和THF水合物的分解过程受传热程控,冰的融化和水合物的分解总是沿着固-液界面从外向内推进,消解速度持续加快.固相表面的"结构化水层"是冰和水合物立体结构瓦解的主要原因.THF水合物的分解过程与气体水合物不同,没有明显的"自保护效应".由于温度梯度产生的密度差异,液相产生自然对流,造成了水合物的分解及冰的融化过程中固-液界面运动的随机性.     

多孔介质中天然气水合物降压分解有限元模拟

基于多孔介质中水合物分解动力学、传热及气、水两相流理论,同时考虑水合物分解引起的渗透率及有效孔隙度变化,建立水合物、气、水三相的天然气水合物降压分解模型,并进行有限元程序开发及验证.利用此模型模拟水合物分解过程中压力、温度、水合物饱和度、有效孔隙度及气、水相渗流速度等物理量的空间分布及随时间的变化特征,分解前缘位置及累积产气量随时间的变化规律.结果表明:水合物分解使有效孔隙度和渗透率大幅度提高;水合物分解为吸热过程,分解前缘处温度降低明显;环境温度提高则水合物分解速率和产气速率提高,但压力增加,产气速率下降;温度和出口端压力是影响水合物降压分解的两个重要因素.     

丙烷含量对多组分气体水合物生长速率的影响

为使多组分瓦斯气体迅速固化、储运,利用可视化水合物实验设备,研究了三种多组分气样在0.1 mol/L四氢呋喃(THF)和0.2 mol/L十二烷基硫酸钠(SDS)复配溶液中的水合固化过程,实验获取了水合物生成过程的压力-温度-时间曲线,结合水合物生长速率模型对实验数据进行计算和分析。结果表明:三种气样中随着丙烷含量的提高,生长速率呈增大趋势,在一定程度上可以提高水合物生长速率,抑制水合物中甲烷的含量。     

天然气水合物在天然气输送中的应用研究

在输送未经分离的天然气的过程中,由于压力和温度等外界环境因素的改变,常常生成大量的水合物,造成管线冻堵,严重影响天然气的正常输送储存。本文介绍了输气管道中形成水合物的必备条件。为了避免水合物堵塞,需要知道水合物压力及温度条件,本文简述了波诺马列夫经验公式法和相平衡计算法以及防治水合物常用的四种方法。     

多孔介质中天然气水合物注热盐水分解实验研究

利用自制的一维天然气水合物开采模拟实验系统,模拟海洋地质条件,在填砂模型中生成天然气水合物,并通过注入热盐水进行热力开采的物理模拟实验,分析多孔介质中天然气水合物注热盐水分解动态过程及注热参数对热力开采能量效率的影响.结果表明:注热盐水可有效地促进水合物的分解,水合物分解时局部电阻率明显升高;通过正交设计实验对注热参数进行敏感性分析,在相同的初始温度、压力及水合物饱和度条件下,注热水温度对注热分解的能量效率影响最大,然后依次是注热水速度、注热水时间.实验条件下,注热盐水分解可达到最大能量效率的注热参数为注热水温度60℃、注热水速率为12 mL/min、注热水时间100 min,此时能量效率为3.86.     

甲醇-水、水-丙酸和甲醇-丙酸体系汽液平衡的热力学性质

用新型泵式沸点仪测定了在101.325kPa下甲醇-水、水-丙酸、甲醇-丙酸3个二元系在不同液相组成时的沸点,并用间接法Tpx推算了甲醇-水、水-丙酸、甲醇-丙酸3个二元系的汽相平衡组成y.3个二元体系活度系数的关联分别用W ilson模型、NRTL模型、Margules模型和VanLaar模型进行关联,用最小二乘法求出了它们的液相活度系数模型参数.同时,用这些模型参数来计算它们的汽相组成y.所得的液相活度系数来计算3个二元体系的过量吉布斯自由焓函数GE/RT,并且研究的所有体系之间不存在共沸点.计算的沸点温度与实验的所测得的沸点温度吻合良好,由面积积分法检验这些模型参数计算的3个二元体系相平衡数据得到很好的热力学一致性.     

水基钻井液中天然气水合物形成实验研究

在钻探过程中,当温压条件合适,钻井液易形成天然气水合物,造成管线堵塞、钻井液性能变化。研究2种水基钻井液对绿峡谷气水合物形成过程中的影响。结果表明实验条件下该2种水基钻井液很易形成水合物,受钻井液组分的影响,两种钻井液中天然气水合物形成速率具有明显差异。在相同的温度下,实验压力越高,天然气水合物越易于形成,反应越剧烈。采用定容压力搜索法,测定了在13~18 MPa时此2种水基钻井液与绿峡谷气形成水合物的相平衡数据,显示一种钻井液能够促进水合物的形成,另外一种钻井液对水合物形成有抑制作用。     

乙醇-乙酸二元体系汽液平衡的热力学性质

用新型泵式沸点仪测定了在101.325kPa下乙醇-乙酸二元体系在不同液相组成时的沸点,用过量自由能函数Q,采用间接法由Tpx推算了乙醇-乙酸二元体系的汽相平衡组成y.汽相的非理想性用截至第二项的维里系数的状态方程求出汽相混合物中组分逸度系数.二元体系活度系数的关联分别用W ilson模型、NRTL模型、M argu-les模型和Van Laar模型进行关联,用最小二乘法求出了它们的液相活度系数模型参数.所得的液相活度系数来计算二元体系的过量吉布斯自由能函数GE/RT.计算的泡点温度与实验所测得的沸点温度吻合良好,由面积积分法检验这些模型参数计算的二元体系相平衡数据得到很好的热力学一致性.