s-III型低密度甲烷气体水合物物性的理论研究

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法研究了s-III型水分子笼状结构和s-III型CH4气体水合物笼状结构的晶格常数、体弹模量等基本物性参数,发现在0~2.6 GPa压强范围内两种笼状结构均可以稳定存在,晶胞体积随着压强增大而近似线性减小. s-III型CH4气体水合物中由于CH4分子间的作用力导致甲烷水合物体积发生膨胀,但是体积增大幅度较小且比较均匀,平均增幅在3.97%左右. 最后根据能带结构和电子态密度计算结果发现s-III型CH4气体水合物为绝缘体,不具有导电性.     

低维气体水合物的理论研究

随着20世纪后期天然气水合物在全球范围内的大量发现,气体水合物成为能源和资源领域的研究热点.然而,在亚纳米多孔材料内,由于空间尺度的限制,水合物的结构完全不同于常见的I型、II型和H型等体相水合物结构.本文主要结合我们在低维空间内水合物的相关理论研究工作,介绍了纳米空间内低维气体水合物结构及其成核和生长的动力学行为等方面的研究进展.探讨了一维碳纳米管内的氢气水合物以及理想的纳米孔隙夹层内的二维气体水合物的结构、性质及成核和生长的微观机理.这些研究不仅可以探索低维水合物的独特性质,而且有助于我们对沉积物和多孔材料内气体水合物的理解.     

气体水合物生成条件的理论计算

以统计热力学为基础,建立了气体水合物生成条件－分解压力和分解温度的理论计算方法,并对７种以ＣＦＣ替代工质蓄冷媒的气体水合物的生成条件进行计算,计算结果与文献报道的实验数据比较吻合。     

含甲烷水合物沉积层渗透率特性实验与理论研究

含水合物沉积层的饱和度与渗透率关系研究,是深水油气及海洋水合物资源勘探开发的基础性工作.利用两种平均粒径分别为0.110和0.210mm的玻璃砂模拟沉积层环境,通过体积测量法确定其孔隙度分别为0.364和0.368.测量甲烷水合物在沉积层中渗透率随饱和度的变化,并将得到的结果与平行毛细管模型、Kozeny颗粒模型以及Masuda模型进行了比较.结果表明：模拟的沉积层可以近似认为是等径球体颗粒堆积物,其渗透率与孔隙度基本符合修正的Kozeny-Carman公式关系;沉积层中甲烷水合物的存在使其渗透率急剧下降;与多个模型比较后发现水合物占据孔隙中心的平行毛细管模型与实验结果吻合得较好,说明实验中甲烷水合物主要是在沉积层的孔隙中生成而不是对玻璃砂颗粒形成包络;甲烷水合物饱和度低于25%的沉积层渗透率与饱和度的关系成指数递减关系.     

红外吸收型光纤甲烷气体传感器的研究

根据工业采矿对甲烷气体浓度检测的需要，研究和讨论了一种易于实现的红外吸收型光纤甲烷气体传感器系统，讨论其传感元件及光路结构，并提出了用单片机小系统和上位机组成的多点遥测系统。     

气体水合物生成条件研究

建立了一套可视化气体水合物测试系统。利用该系统在264．76－288．96K温度范围内测定了合成天然气在纯水和乙二醇水溶液中水合物的形成条件。根据Van der Waals-Platteeuw的理想溶液等温吸附理论和Moshfeghian-Maddoc模型，给出了水合物相平衡计算模型。水合物形成温度的计算结果与实验结果的平均相对偏差仅为0．22％，说明该模型可较好地预测实验体系的水合物形成条件。     

水合物分离二氧化碳气体的研究

气体水合物是在一定的温度和压力下由气体分子填充水分子产生的晶格而形成的一种笼形晶体.这种水结晶体具有高密度的特性使其成为诸多基于气体水合物应用技术的基础.利用气体水合物生成的原理,将空气中的二氧化碳分离出来,并以气体水合物的形式储存在海洋深处.对二氧化碳气体水合物的生成过程和表面活性剂的促进作用进行了实验研究.选取十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、对甲苯磺酸(p-TSA)三种表面活性剂进行了二氧化碳气体水合物生成的促进研究,确定了促进气体水合物生成的机理与途径.结果表明:三种表面活性剂在一定的程度上都能缩短气体水合物生成的诱导时间,提高了气体水合物的生成速率.     

游离气作用下的渗漏型甲烷水合物形成

为了准确评估海洋水合物的资源潜力,必须研究水合物在沉积层里的形成过程。渗漏体系里往上运移的甲烷气(游离)、原位孔隙水(包括溶解气及溶解盐)与固体骨架共同作用,在动态相平衡条件下形成甲烷水合物并在孔隙里沉淀胶结,形成含水合物藏。游离气迁移能改变沉积层的地质属性,根据规律建立了多相流模型,并以南海北部为背景,以反应开始和结束两个时刻演绎了水合物形成过程中,孔隙毛细压力、渗透率、各相饱和度和盐度的联动变化关系,表明游离气含量是渗漏型水合物成藏的控制性因素之一。     

四氢呋喃水合物热物性非原位测量方法研究

利用HotDisk热常数分析仪对THF水合物导热系数和热扩散系数进行了非原位测量。实验结果表明,温度在254.0~267.0 K时非原位测得的THF水合物导热系数为0.52~0.57 W.m-1.K-1,且随着温度的增加而线性增大,非原位测量的导热系数值与原位测量的导热系数值绝对值相差0.045~0.065 W.m-1.K-1,误差为8%~12%。当温度从267.0 K升高到277.0 K时,非原位测得的THF水合物的导热系数增加剧烈,表现出非线性关系。在254.0~267.0 K时,非原位测得的THF水合物的热扩散系为0.26~0.31 mm2.s-1,并随温度增加而减小。非原位测量的热扩散系数值与原位测量的热扩散系数绝对值相差0.028~0.068 mm2.s-1,误差为10%~22%。原位测量与非原位测量产生的误差,分析认为可能是样品的转移过程中,空气中的水蒸气在水合物表面凝结成冰所致。     

气体水合物生成特性实验研究

实验研究了添加剂对甲烷气体水合物形成过程的影响。发现微量的表面活性剂降低了甲烷气体水合物在静止反应器中形成的诱导时间,并使水合物快速形成和生长,提高了水合物形成过程中的填充密度。阴离子表面活性剂（十二烷基硫酸钠）对水合物生长的促进作用比非离子表面活性剂（烷基多糖苷）强。液态烃环戊烷降低了水合物形成的诱导时间,但环戊烷不能提高水合物的填充密度。     

Span20促进甲烷水合物生成的实验研究

在已有的天然气水合物储气实验台上,利用带磁力搅拌的141 mL高压反应釜,采用定压法,在温度为(274.15±0.10)K、压力为(8.30±0.10)MPa的条件下,从诱导时间、生成速率和储气密度等方面研究了非离子表面活性剂失水山梨醇单月桂酸酯(Span20)的质量分数为0～3%范围内对甲烷水合物生成的影响.结果发现:Span20的质量分数为0.2%时诱导时间最短,为53～167 min;在0.4%时的生成速率最大,是纯水的10倍以上,同时其储气密度V/V0最大,达到145.2.通过分析Span20的分子结构,对表面活性剂促进甲烷水合物形成机理进行了研究,认为可能是Span20分子中带有2个羟基的类四氢呋喃结构的诱导作用以及假六元环的模板作用共同促进了甲烷水合物的形成.     

气体水合物的研究现状与科学问题

 气体水合物（ＧａｓＨｙｄｒａｔｅｓ）被科学家喻为“易燃冰”或“可燃冰”。已有研究成果表明 :（１）这是一种优质、洁净的未来能源 ;（２）蕴藏量极大 ,是现有地球化石燃料（石油、天然气和煤）总碳量的２倍 ,前景诱人 ;（３）我国广大海域有气体水合物形成的地质环境和条件 ;（４）作为替代能源 ,对我国社会、经济发展和国家安全具有重要的战略价值。鉴于我国加入ＷＴＯ后国际竞争的加剧以及气体水合物作为未来接替能源对我国社会经济发展、生态环境协调、能源结构优化和国家安全等层面上的重大战略影响 ,气体水合物研究与开发无疑是一个极具前瞻性和战略性的重大课题。     

气体水合物的研究现状与科学问题

气体水合物（ＧａｓＨｙｄｒａｔｅｓ）被科学家喻为“易燃冰”或“可燃冰”。已有研究成果表明 :（１）这是一种优质、洁净的未来能源 ;（２）蕴藏量极大 ,是现有地球化石燃料（石油、天然气和煤）总碳量的２倍 ,前景诱人 ;（３）我国广大海域有气体水合物形成的地质环境和条件 ;（４）作为替代能源 ,对我国社会、经济发展和国家安全具有重要的战略价值。鉴于我国加入ＷＴＯ后国际竞争的加剧以及气体水合物作为未来接替能源对我国社会经济发展、生态环境协调、能源结构优化和国家安全等层面上的重大战略影响 ,气体水合物研究与开发无疑是一…     

气体水合物蓄冷技术的实验研究

本文研究了间接接触蓄，放冷模式下，蓄冷罐内状态点在相图上的变化情况，得出了蓄，放冷过程中蓄冷罐内各层之间的传热特性数据，以及表面活性剂的加入对蓄，放冷过程中的过冷度，气体水合物疏松度的影响，模拟了实用气体水合物蓄冷系统的蓄，放冷过程。     

二氧化碳气体水合物生成特性的实验研究

在小型高压水合物反应装置上研究了二氧化碳水合物的生成特性.实验结果表明,静态系统下,二氧化碳气体在纯水体系中的生成速率非常缓慢,只在气-液界面处有一薄层浆状水合物生成.通过添加适当的表面活性剂可以有效改善气-水体系的传质阻力,增加气-水接触面,显著提高水合物的生成速率.     

喷雾法合成气体水合物的实验研究

为了寻求一种高效的气体水合物生产方式,提出了利用喷雾喷嘴高度分散液相的气体水合物生成装置,在不同的压力与表面活性剂条件下进行了实验．并结合晶体化学方法分析了喷射方式生成气体水合物的机理．验证了这种方式能够克服工业规模下水合物储存气局限性,将促进气体水合物储气应用技术的发展。     

s-凸函数和s-凹函数的加权Ostrowski型不等式

考虑这样一类函数,其二阶导函数绝对值的幂为s-凸函数或s-凹函数,给出与这类函数有关的加权Ostrowski型不等式.     

咪唑离子液体抑制甲烷水合物生成实验研究

为了保证油气输送管道正常运行,必须采取相应措施防止水合物大量生成而造成管道及设备的堵塞。为了规避热力学抑制剂用量大、成本高,并且污染环境的缺点,低剂量抑制剂的研究与开发受到研究人员的高度重视。在体系温度4℃,初始压力8.5 MPa的条件下实验研究了质量浓度均为0.1%的1-乙基-3甲基咪唑氯盐(EMIM-Cl)、1-丁基-3甲基咪唑氯盐(BMIM-Cl)、1-己基-3甲基咪唑氯盐(HMIM-Cl)溶液对甲烷水合物生成的抑制作用。结果表明,上述3种离子液体都能够延长甲烷水合物的生成时间,并降低甲烷气体消耗量及水合物的生成体积,即上述3种离子液体都可抑制甲烷水合物的生成。此外,上述3种离子液体抑制甲烷水合物生成效果强弱顺序为:EMIM-ClHMIM-ClBMIM-Cl。