论文部分内容阅读
天然气水合物（英文名Nature Gas Hydrate）被誉为21世纪最具商业开发前景的战略资源，其特殊的笼形晶体结构具有巨大的储气能力，被认为是高效的气体储存器，为气体储运技术提供一种新思路。当前水合物应用面临的最大技术难题为如何提高生成速率，增大储气密度并连续高效地生成。研究证实，添加表面活性剂能有效的促进水合物生成。为揭示新型促进剂的气体水合生成促进机理，探究其对水合物生成溶液表面张力的影响，本文在总结国内外已有研究成果的基础上，采用管道螺旋流和表面活性剂复合的方法促进CO2水合物生成，合成了新型离子液体水合物促进剂，对其热力学及动力学促进效果进行系统研究。首先，简述了气体水合物的基本概念，介绍了先进的气体水合物应用技术，对比了传统储运技术与NGH储运技术在生产成本、运行安全等方便的优劣，针对本课题组研究方向总结了不同表面活性剂对水合物生成促进的具体影响，阐述了表面活性剂作用于水合物生成的机理。此外，概述了离子液体型表面活性剂的性质。其次，针对添加剂可能造成的工业污染问题，结合“绿色工业”的理念，选择环保可降解的生物表面活性剂鼠李糖脂R4及自主合成的离子液体水合物促进剂[MIMPS]DBSA；[PYPS]DBSA；[PIPS]DBSA用于CO2水合物生成促进实验。在不同温度下，测定了鼠李糖脂R4与三种离子液体溶液的表面张力，研究溶液表面张力与温度、浓度变化规律，计算不同促进剂中下水合物生成原液的表面熵Ss和表面焓Hs，将气体水合物生成速率同溶液表面张力相互关联。再次，采用上述促进剂进行CO2水合物热力学及动力学生成促进实验，研究了鼠李糖脂和三种离子液体促进剂对水合物相平衡条件的影响，测定了在不同实验温度下含不同促进剂的CO2水合物相平衡压力，通过分析对比其降低相平衡条件的效果，筛选出各种促进剂的最佳热力学促进浓度范围；研究了三种离子液体促进剂对CO2水合物动力学参数的影响，测定了各种促进剂体系中，CO2水合物的生成时间，生成速率和气体消耗量，并利用气体对比状态方程计算了促进剂对CO2气体的消耗量。并在管道内螺旋流动体系下研究CO2水合物生成情况，考察了管道内水合物生成的特点，对不同流速以及不同扭率情况下的水合物生成的诱导时间与生成时间进行了研究。