油包水乳液中甲烷水合物的生成动力学研究

摘要

近年来，随着煤、石油等传统资源的日渐枯竭，天然气水合物作为一种新能源逐渐引起人们的关注，基于水合反应而开发的一系列应用技术也相继被提出和研究。与传统方法相比，这些新兴的水合物技术所需条件一般比较温和，可降低能耗、简化工艺流程、节省设备投资，应用前景十分广阔。该技术面临的一大问题是如何提高水合物的生成速率，因此研究不同因素对水合物生成速率的影响是十分必要的。
　　本文在油包水乳液中分别测定了搅拌速率100rp m~1200rp m、乳液粒径585.1nm~1169 nm、体系温度269.15K~277.15K、乳液含水率10％~30%和添加剂存在时的甲烷水合物生成动力学实验数据。分别研究了这些因素对水合反应的诱导时间和水合物生成速率的影响。实验结果表明，诱导时间的长短与搅拌速率的大小无关联，但是受体系温度、乳液粒径和含水率的影响，体系温度越高、粒径越小、含水率越小，一般来说诱导时间就越长。另外，加入添加剂也能显著缩短诱导期。水合物的生成速率受搅拌速率、体系温度、乳液的粒径和含水率4个因素的影响较大，在一定范围内，随着搅拌速率的增大、乳液粒径的减小、体系温度的降低、乳液含水率的增大，甲烷水合物的生成速率随之增大。而添加剂的加入对水合物生成速率的影响有限。
　　分别考察了文献报道的两个降压过程水合物生成动力学模型，在此基础上，假设乳液中水滴开始水合反应所需的诱导时间呈正态分布，结合Didier的单水滴模型，建立了相对应的全乳液模型方程，并用该模型对油包水乳液中的甲烷水合动力学过程进行了描述。

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第一章 文献综述

1. 1水合物简介

1. 2水合物生成机理的研究进展

1. 3水合物热力学研究进展

1. 4水合物动力学研究进展

1. 5本课题的主要研究内容

第二章 甲烷水合反应动力学实验数据的测定

2. 1 实验装置与实验方法

2. 2 实验数据的处理方法

2. 3 水的“记忆效应”的实验研究

2. 4 搅拌速率对甲烷水合物生成速率的影响

2. 5 乳液粒径对甲烷水合物生成速率的影响

2. 6 温度对甲烷水合物生成速率的影响

2. 7 乳液含水率对甲烷水合物生成速率的影响

2. 8 添加剂对甲烷水合物生成速率的影响

2. 9 本章小结

第三章 甲烷水合物生长动力学模型

3.1Mu Liang的动力学模型

3. 2 Did ier的单水滴模型

3. 3 全乳液模型的建立

3. 4 本章小结

第四章 结论

4. 1 结论

4. 2 存在问题

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢