氣體水合物相平衡機(jī)理及分離技術(shù).pdf

1、氣體水合物相平衡研究是氣體水合物技術(shù)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。在天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)等技術(shù)領(lǐng)域，工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室通常添加的SDS促進(jìn)氣體水合物生成，但SDS對(duì)熱力學(xué)相平衡過(guò)程的影響尚不清楚。本論文由氣體水合物相平衡實(shí)驗(yàn)判定方法入手，對(duì)SDS的熱力學(xué)作用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和理論分析，為其深入研究打下基礎(chǔ)。 論文開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)方法和原理的設(shè)計(jì)、CH4/CO2水合物相平衡實(shí)驗(yàn)、SDS熱力學(xué)促進(jìn)機(jī)理分析、CH4/CO2水合物在SDS存在條件下的理論模型修正、CH4+C

2、O2混合氣水合物分離實(shí)驗(yàn)等研究。 首先，實(shí)踐探索氣體水合物相平衡判定方法，在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)，摸索出一套適用于單組分氣體的判定方法，與其它方法相比，具有裝置簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)周期短、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 其次，研究SDS對(duì)氣體水合物熱力學(xué)過(guò)程的影響機(jī)理，發(fā)現(xiàn)在SDS大于CMC時(shí)，熱力學(xué)促進(jìn)作用占主導(dǎo)，這由于過(guò)剩的SDS分子在溶液內(nèi)部形成膠束，具有“增容”作用；為分析其具體影響，設(shè)計(jì)不同SDS濃度(均大于CMC)溶液環(huán)境下，CH

3、4/CO2水合物相平衡實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)CO2水合物相平衡壓力下降數(shù)量級(jí)≤10-1，CH4下降數(shù)量級(jí)≤10-3，可見(jiàn)SDS對(duì)氣體水合物熱力學(xué)相平衡過(guò)程具有一定影響，因氣體種類程度不同，且隨SDS濃度增大，相平衡壓力下降幅度小幅增加。 再次，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用Chen-guo模型和P-T狀態(tài)方程等計(jì)算CH4/CO2水合物體系中SDS溶液活度，并將計(jì)算所得結(jié)果代回模型得到本文的相平衡壓力值，并與實(shí)驗(yàn)壓力值、Csmhyd軟件計(jì)算值對(duì)比。對(duì)CH

4、4水合物體系，隨SDS濃度增大，溶液活度系數(shù)與1的偏離程度越大，膠束對(duì)溶液活度的影響增強(qiáng)數(shù)量級(jí)10-3；本文計(jì)算值偏差減小，預(yù)測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確。對(duì)CO2水合物體系，隨SDS濃度增加，溶液活度與1的偏離程度逐漸增大，數(shù)量級(jí)10-2，且程度幅度強(qiáng)于CH4水合物體系，這與CO2對(duì)溶液活度的作用有關(guān)：本文計(jì)算值偏差減小，可見(jiàn)通過(guò)重新計(jì)算溶液活度系數(shù)偏差減小，預(yù)測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確。 最后，在前面實(shí)驗(yàn)和理論分析基礎(chǔ)上，進(jìn)行CH4+CO2混合氣水合物分