我国天然气资源丰富,消费潜力巨大,但现有的气态或液态天然气储运方式都不同程度的受地理条件或经济性的限制,日益增长的天然气消费量急需开发出一种新的、高效的天然气储运方式来满足我国天然气用户的需求。水合物拥有很好的储气特性,导热率与一般的绝热材料相当,具有很好的稳定性和安全性,水合物储运天然气经济技术可行。本文正是试图从一种全新的角度研究一种能够利用水合物对天然气进行储运的方式,利用水合物在特定条件下的稳定性及安全性,设计水合物生产工艺流程,为拓展天然气的储运做出努力与尝试。在研究水合物生成机理的基础上,建立了基于BWRS状态方程的水合物生成逸度模型,并在逸度模型的基础上建立了水合物生成的热力学仿真模型。采用Matlab科学计算软件编制了热力学模型通用仿真程序,利用15组气样的水合物生成热力学实验数据进行了实例仿真,有9组气样仿真精度控制在1%以内,并对某气样的实验点进行了精度分析,精度均控制在2%以内。分析了水合物生成动力学的影响因素及其各因素与生成速率之间的规律性关系,改进了水合物生成的动力学仿真模型。采用遗传算法的思想,编制了水合物动力学模型通用仿真程序。根据遗传算法优化得到的模型参数进行了水合物仿真精度的分析,仿真精度均控制在1%以内,且平均相对误差为0.3%。分析了气体组成、水气比、压力、温度、磁场以及表面活性剂对水合物储气性能的影响,提出了水合物快速、高效制备的新型工艺,即喷淋-鼓泡装置和喷淋-搅拌装置两级串联系统,给出了水合物储运天然气的整个工艺流程。本文建立的热力学仿真模型能够很好的为水合物储运天然气工艺的研究以及天然气管道工程中水合物生成的预测、预防提供理论依据和技术支持,动力学仿真模型具有较高的精度,可以用来指导水合物制备工艺参数的研究,提出的水合物制备工艺能提高水合物的生成速率及储气密度,加快了水合物储运天然气技术的工业化进程。