Molecular dynamics study on the structure I helium hydrate

A 368- water molecule structure I gas hydrate, encased by the number of helium (He) molecules ranging from two to twenty-two, are calculated by molecular dynamical simulations. The potential TIP4P (transferable intermolecular potentical with four sites) is used for water interactions and Lennard-Jones for He-He and He-water interactions. He molecules do not affect the water lattice and can stabilize the hydrate when their concentration is small. A trough signature of He encased is found at 80～90 meV in the phonon density of states. He molecules prefer to be more off-center in 51262 cages. Heavier isotope He are energetically favorable to be filled in cages.     

用热重法确定动力学参数

用热重(TG)法和微分热重(DTG)法,对草酸钙(CaC2O4*H2O)和乙酸钙(CH3COONa*3H2O)的热分解反应进行动力学分析,假设分解反应符合简单动力学方程式,速率常数符合Arrhenius型,并忽略温度对活化能的影响,由此给出热分解过程的动力学参数如反应级数(n)、活化能(E)等.     

添加剂对气体水合物蓄冷过程影响的实验研究

对R141b水合物在添加不同比例的次氯酸钙或苯磺酸钠的结晶生成过程进行了实验研究．实验表明，适当比例的添加剂使水合物生成过冷度明显减小，3／10000的苯磺酸钠可以使过冷度减小0．78℃；水合物生成速度显著提高，8／10000的次氯酸钙可以使水合物平均生成速度增加0．2g／s．蓄冷装置实现了稳定高效的蓄冷密度和蓄冷效率，加入3／10000的苯磺酸钠时，蓄冷量为4．74MJ，蓄冷密度为206．07MJ／m^3，满足了实际蓄冷空调工程应用的要求．     

气水合物形成时的诱导时间定义辨析

以气水合物形成过程中的诱导现象为基础,借助于微观和宏观概念对各种理论模型提出的诱导时间定义进行了归纳和总结,分析了其中的区别和联系.进一步明确了诱导时间及其相关时间间隔段的含义及特殊状况下诱导时间的确定方法.为使诱导时间的测量更具操作性和定义具有普遍适用性,切实将其作为判断促进剂或抑制剂影响水合物形成动力学的依据,建议将诱导时间定义为从反应开始到系统某状态参数发生急剧变化所经历的时间,即系统从水合反应开始到产生大量可视晶体所需要的时间.     

在井下温度合成瓦斯水合物的实验

通过实验研究了利用模拟瓦斯气体在井下温度和中高压的条件下合成瓦斯水合物。采用以实验为主，理论分析和计算机模拟相结合的研究方法，目的在于找出压力、温度及表面活性剂对水合物生成过程的影响。在井下温度和中高压的条件下，采用合适的表面活性剂及一定配比成功合成了瓦斯水合物。得出的结论是：表面活性剂在溶液中形成胶束后很大程度上可增加瓦斯气体的溶解度；与压力相比。温度对水合物的影响更重要：在气一液界面先合成的水合物有利于剩余水合物的合成。     

TTAC-HPMo/SiO_2催化剂的表征及其氧化脱硫性能分析

以十四烷基三甲基氯化铵(TTAC)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用溶胶-凝胶法制备TTAC-HPMo/SiO_2催化剂,利用FTIR、XRD、SEM和N_2吸附-脱附等技术对其进行表征,并分析催化剂制备条件和反应条件对模型油氧化脱硫性能的影响。结果表明,在m(HPMo)/m(SiO_2)=15%、焙烧温度为400℃条件下所制TTAC-HPMo/SiO_2催化剂,其孔隙结构发达、氧化脱硫性能最佳;对于10mL以二苯并噻吩(DBT)为目标含硫化合物的模型油(硫含量为400μg/g),当m(TTAC-HPMo/SiO_2)/m(模型油)=0.43%、V(H_2O_2)/V(模型油)=0.2%、反应温度为60℃、反应时间为14min时,所制TTAC-HPMo/SiO_2催化剂对模型油中DBT的脱除率达到100%。     

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.     

蔗糖和凹凸棒石体系下抑制CO2水合物生成动力学研究

油气生产、储运及CO_2管道输送的过程中容易生成CO_2水合物,添加抑制剂是预防CO_2水合物生成的有效手段。采用蔗糖、凹凸棒石和蔗糖+凹凸棒石作为水合物抑制剂,利用可视化高压反应釜实验装置,在初始条件3 MPa和2℃下,研究其对CO_2水合物生成的气体消耗量、气体消耗速率、诱导时间和水合物生成量的影响。用压力变化法测定了CO_2水合物生成诱导时间,用动力学模型计算了气体消耗量和水合物生成量;并分析了蔗糖和凹凸棒石协同抑制CO_2水合物生成的微观机理。实验结果表明蔗糖有减少气体消耗量和水合物生成量的作用,凹凸棒石有延长水合物生成诱导时间和降低生成速率的作用,体系中同时存在蔗糖和凹凸棒石能展现出协同效应,抑制效果最佳的实验体系为30 g蔗糖+1 g凹凸棒石,较纯水体系的气体消耗量减少了18.8%,气体消耗速率峰值降低了60.9%,诱导时间延长了122.2%,水合物生成量减少了26.1%。以蔗糖+凹凸棒石作为水合物抑制剂效果良好,且经济环保。     

水合磷酸铁铵的低热固相合成及其对乙酸丁酯的催化作用

以Fe2(SO4)3与NH4H2PO4·12H2O为原料,PEG-400为表面活性剂,经低热固相反应合成得到水合磷酸铁铵,经XRD分析表征确定其分子式为Fe3(NH4)(PO3(OH)0.666O0.333)3(PO2(OH)2)3(H2O)6Fe3H23.998NO29.997P6后,用其作为催化剂进行乙酸丁酯的合成试验。试验应用均匀设计试验法及数据挖掘技术,在数据挖掘成果的指导下考察反应时间、醇酸物质的量比及催化剂用量等因素对收率的影响。获得催化反应的最佳工艺条件是反应时间6h,醇酸物质的量比1.56∶1,催化剂用量1.73g。在这个最优的工艺条件下,水合磷酸铁铵催化合成乙酸丁酯的收率可达到98.6%。水合磷酸氢铁铵不仅合成工艺简单,可行,而且作为乙酸丁酯的催化剂时,具有良好的催化活性,工业应用潜质大。     

SDS促进剂对甲烷水合物蓄冷量的影响

甲烷水合物蓄冷量的确定是甲烷水合物蓄冷降温技术实现工业化的关键。为探究SDS对甲烷水合物蓄冷量的影响,根据Clausius-Clapeyron方程及三参数对应态原理,建立甲烷水合物蓄冷量的计算模型。利用可视化水合物蓄冷实验系统,结合定温压力搜索法测定四组不同SDS浓度体系下甲烷水合物的相平衡条件。依据实验数据和该模型计算得到不同体系、不同相平衡参数下甲烷水合物的蓄冷量。结果表明:甲烷水合物具有较高的蓄冷密度,蓄冷量达40~60 kJ/mol;甲烷水合物的蓄冷量不但与相平衡条件有关,还与SDS的添加浓度有关。相平衡温度越高、SDS添加浓度越高,甲烷气体生成水合物时蓄冷量越低。该研究为甲烷水合物蓄冷降温系统的研制提供了参考。