冰粉生成甲烷水合物的影响因子研究

【摘要】：已经探明我国南海大陆架边缘和青藏高原冻土区中拥有大量的天然气水合物资源。天然气水合物资源具有资源利用率高而且燃烧没有污染的特点,可以作为我国未来重要替代能源中的一种。因其实际样品获取难度大,因此实验室中人工制取成为重要的研究手段。本文采用实验室中常用的PVT方法制取水合物,在实验釜中一次充气后进行反应,通过观察气体压力和温度的变化情况,来判断水合物的生成情况。实验研究了初始温度、初始压力、初始冰颗粒粒径对水合物生成反应的影响,并深入研究了生成反应过程中二次升压、二次升温和采取温度震荡变化等方法对纯冰粉生成甲烷水合物和含有表面活性剂的冰粉生成水合物的实验影响规律。探索提高水合物生成量及冰粉转化为水合物的转化率的方法,主要工作如下：本文研究冰粉生成甲烷水合物实验中影响因子对甲烷水合物生成过程的影响规律。在纯冰粉与甲烷气生成水合物的实验中发现,实验中使用相同的初始温度,高的初始压力对水合物的生成有很明显的促进作用。同样在相同的初始压力下,在不接近冰熔点下的温度情况下,初始的实验温度越低,水合物的生成过程越快。对于水合物生成进入扩散阶段后,二次补充压力相比于二次升温更有助于促进水合物的生成。将温度升高到分解温度附近稳定一段时间以后再迅速降温到冰熔点以下,这种温度大范围震荡变化对水合物的生成有一定的促进作用,可以提高水合物的生成量及冰粉的转化率。在含有表面活性剂的冰粉与甲烷气发生水合物生成反应的实验中发现,在相同的初始压力和温度下,不同种类的表面活性剂,达到水合物生成最佳的情况所需要的表面活性剂的浓度是不同的。通过含有表面活性剂SDS浓度分别100ppm、300ppm、500ppm的冰粉在与甲烷气生成甲烷水合物的实验研究发现,当采用的表面活性剂SDS的浓度为300ppm时,表面活性剂SDS对冰粉水合物生成反应的促进作用最为显著。在含有非离子表面活性剂APG的冰粉中,对比浓度分别为100ppm,300ppm,500ppm和1000ppm的冰粉实验结果,发现当表面活性剂浓度为1000ppm的冰粉的水合物反应初始阶段生成水合物最迅速。同时发现,在使用表面活性剂后,初始压力对水合物生成初始阶段的影响不显著,而初始温度的影响比较明显。当反应达到稳定的扩散阶段,二次补充压力的影响不明显,而二次升温对反应也没有很明显的影响。温度升高到分解压力附近后,无论是迅速降温还是补充气体压力后再迅速降温都对水合物的生成有一定的促进作用。此外甲烷气饱和的初始生成环境对冰粉与甲烷气的水合物生成反应也有促进作用。 【关键词】：水合物 温度 压力 表面活性剂
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE64
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 气体水合物10-15
• 1.1 气体水合物概述10-12
• 1.2 甲烷水合物的概念12-13
• 1.3 气体水合物的化学特性13-15
• 2 气体水合物生成方法和机理15-21
• 2.1 实验室生成水合物常用方法15
• 2.2 水合物生成动力学模型15-18
• 2.3 表面活性对水合物形成的影响机理18-21
• 3 实验装置与实验方法21-30
• 3.1 实验装置21-23
• 3.2 实验室制冰方法的研究和方案设计23-24
• 3.3 实验方法及实验步骤24-25
• 3.4 实验工况点的选取25-27
• 3.5 冰粉转化率的计算27-30
• 4 纯冰粉与甲烷气反应生成甲烷水合物的影响因子研究30-41
• 4.1 冰粉初始粒径对甲烷水合物生成实验的影响30-32
• 4.2 初始压力对甲烷水合物生成实验的影响32-33
• 4.3 初始温度对甲烷水合物生成实验的影响33-34
• 4.4 温度变化对甲烷水合物生成实验的影响34-38
• 4.5 冰粉生成甲烷水合物的记忆效应研究38-41
• 5 含有表面活性剂的冰粉生成甲烷水合物的影响因子研究41-64
• 5.1 表面活性剂浓度对甲烷水合物生成实验的影响41-47
• 5.2 初始压力对含有表面活性剂的冰粉生成甲烷水合物的影响47-49
• 5.3 初始温度对含有表面活性剂的冰粉生成甲烷水合物的影响49-51
• 5.4 表面活性剂的种类对冰粉生成甲烷水合物的影响51-52
• 5.5 二次升温和升压对含有表面活性剂的冰粉生成水合物的影响52-53
• 5.6 温度变化对含有表面活性剂的冰粉生成水合物的影响53-64
• 6 充分饱和甲烷气条件下冰粉生成水合物的研究64-73
• 6.1 纯冰粉在充分饱和甲烷气的条件下生成水合物的实验研究64-68
• 6.2 含有SDS的冰粉在充分饱和甲烷气的条件下生成水合物的实验研究68-73
• 结论73-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况79-80

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

形成水合物的基本条件    Lan Lerche ,Elchin Bagirov ,谢力

海底微生物在水合物识别中的应用    王文娟;陈建文;窦振亚;张剑;

注甲醇溶液分解丙烷水合物实验模拟    董福海;臧小亚;樊栓狮;梁德青;

水合物模拟实验装置的对比研究    杨明军;宋永臣;刘瑜;

天然气中的水合物对在运管线造成的影响及控制方法    屠明刚;张德庆;吴凤芝;

井筒水合物的防治措施探讨    郭玉慧;杨凤玉;

水合物监测系统的开发    巩艳;林宇;陈星杙;

深水钻井中水合物的预防和危害处理方法    许明标;唐海雄;黄守国;王晓亮;林平;

沉积物中水合物形成机理及分解动力学研究进展    李清平;张旭辉;鲁晓兵;

低场核磁共振在研究四氢呋喃水合物形成过程中的应用    田慧会;魏厚振;颜荣涛;马田田;韦昌富;

四氢呋喃水合物沉积物力学性质研究    鲁晓兵;王丽;王淑云;赵京;王爱兰;

白云凹陷水合物成藏条件研究及水合物的预测    张树林;陈多福;

南海北部神狐区域海底沉积层工程地质条件对水合物成藏影响    关进安;梁德青;吴能友;万丽华;李栋梁;

海底沉积物中水合物成矿机理与分布规律    吕万军;郭依群;庄新国;梁金强;沈铭;黄国成;

水合物开采后的地层稳定性    矫滨田;鲁晓兵;

水合物安全处理推荐    刘伟安;王均;杨秀夫;何玉发;魏剑飞;黄小龙;赵维青;刘保波;

环戊烷水合物生长过程实验研究    孙志高;刘成刚;

水合物在蓄冷及制冷(热泵)领域的应用    魏晶晶;谢应明;刘道平;

联用型水合物抑制剂研究    闫柯乐;孙长宇;申得济;尹海霞;陈光进;

天然气组成对水合物形成的影响及灾害预防研究    徐文新;陈多福;陈先沛;陈光谦;

气水合物提取天然气三种方法    春溪

我国近海可燃冰调研方兴未艾    陈伟立

海水淡化，期待新技术    苏光路

可燃冰的开发及对我国钢管业发展的影响    彭在美 董帅 翁博

陆域天然气水合物地震响应与特征分析研究    刘杰

二氧化碳置换甲烷水合物微观实验研究    王菲菲

南海沉积物的水合物声学特性模拟实验研究    胡高伟

多孔介质中水合物饱和度与声波速度关系的实验研究    张剑

海底天然气渗漏系统水合物形成分解动力学及微生物作用    陈多福

多孔介质中水合物开采影响因素的实验和数值模拟研究    阮徐可

药物水合物结晶热力学及转晶过程研究    刘崇峻

原位条件下水合物形成与分解研究    杨明军

海洋天然气水合物地层钻井的钻井液研究    涂运中

天然气水合物开采模拟与能效分析    杨圣文