复合型气体水合物抑制剂的实验研究

摘要

在油气运输管道中,气体水合物的形成会造成管道堵塞,给油气行业带来巨大的损失。工业上通常通过加入一些抑制剂来防止气体水合物阻塞物在油气输送管线中的形成。因此,研究天然气水合物的抑制方法具有重要的理论和实际意义。 本文根据表面活性剂的复配原理,通过加入电解质和醇类物质对表面活性剂进行改性,提高表面活性剂的性能；通过热力学抑制剂、动力学抑制剂和防聚剂的复配制备高效的水合物抑制剂。以二氧化碳水合物和四氢呋喃水合物为实验对象,采用低温高压釜法和四氢呋喃测试法来定性和定量地研究复合型水合物抑制剂的抑制性能。 本文研究的复合型抑制剂主要包括：十二烷基苯磺酸(SDBS)和氯化钠的复配体系；司盘-60(S-60)和氯化钠的复配体系；聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氯化钠的复配体系；PVP和乙醇的复配体系。实验结果表明:SDBS和氯化钠复配以后没有明显的增强抑制效果,复配体系不再具有促进作用,而抑制效果不如单一氯化钠体系；而通过四氢呋喃测试法发现SDBS和NaCl的复配液的小球停止时间(BST)为10.48分,和单一NaCl的10.30分差不多。S-60和氯化钠复配体系对诱导时间没有明显的影响,其诱导时间和蒸馏水体系相差不大,但因为单一S-60和单一氯化钠都能有效的降低反应的耗气量,复配体系大大的降低了反应的耗气量,减少了水合物的生成量,复配以后明显的增强了体系的抑制效果；四氢呋喃测试法测试的BST为18.33分,比单一体系有明显增强。PVP和氯化钠的复配体系同单一体系比,既能延长水合物生成的诱导时间,又降低了反应的耗气量,说明是一种高效的抑制剂；其BST是所有抑制剂中最长的,达到22.43分钟；其BST的提高倍数达到国外产品PEOx的水平。乙醇的加入也能够延长水合物生成的诱导时间,减少反应耗气量,PVP和乙醇的复配体系在延长诱导时间上作用最为显著,且能够减少反应的耗气量,是一种很有特色的抑制剂。其BST达16.26分。以上四组复合型抑制剂中,PVP和氯化钠的复配体系的抑制效果最好,是一种可以工业化的抑制方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1前言

1.2气体水合物预测和抑制的研究进展

1.2.1热力学抑制方法的研究进展

1.2.2动力学抑制方法和防聚剂方法的研究进展

1.3气体水合物相平衡的研究进展

1.3.1气体水合物的结构

1.3.2气体水合物的相平衡理论

1.3.3相平衡实验研究

1.4气体水合物抑制剂的研究意义

1.5本文研究的主要内容与目标

第二章 复合型抑制剂性能的实验研究

2.1引言

2.2实验装置

2.2.1反应釜

2.2.2低温水浴

2.2.3悬浮搅拌系统

2.2.4数据自动采集系统

2.2.5其它

2.3实验装置的调试

2.4.实验过程

2.4.1实验材料

2.4.2实验步骤

2.5实验数据处理方法

2.6本章小结

第三章实验结果分析与讨论

3.1实验过程分析及蒸馏水基准实验

3.2十二烷基苯磺酸和氯化钠的复配

3.2.1复合型抑制剂的制备

3.2.2单一氯化钠体系抑制效果的实验研究

3.2.3十二烷基苯磺酸和氯化钠复合型抑制剂体系抑制效果的实验研究

3.3失水山梨醇单硬脂酸脂和氯化钠的复配

3.3.1复合型抑制剂的制备

3.3.2单一失水山梨醇单硬脂酸脂体系抑制效果的实验研究

3.3.3失水山梨醇单硬脂酸脂和氯化钠复合型抑制剂体系抑制效果的实验研究

3.4聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠的复配

3.4.1复合型抑制剂的制备

3.4.2单一聚乙烯吡咯烷酮体系抑制效果的实验研究

3.4.3聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠复合型抑制剂体系抑制效果的实验研究

3.5聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的复配

3.5.1单一乙醇体系抑制效果的实验研究

3.5.2聚乙烯吡咯烷酮和乙醇复合型抑制剂体系抑制效果的实验研究

3.6抑制机理初探

3.7本章小结

第四章 四氢呋喃测试法对水合物抑制剂性能评价的实验研究

4.1前言

4.1.1四氢呋喃测试法的应用背景

4.1.2四氢呋喃测试法的原理

4.2实验研究

4.2.1实验装置

4.2.2实验步骤

4.3结果与讨论

4.3.1四氢呋喃水合物的验证

4.3.2空白值水合物小球停止时间测定

4.3.3几组抑制剂的测试结果及比较

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢