气体水合物

摘要： 天然气水合物是一种特殊的笼状化合物,水合物中的客体分子不同,主客体间的相互作用存在差异。为了分析烃类水合物中主客体间相互作用的特征,利用量子化学方法,对乙烷、乙烯、乙炔这3种客体分子占据Ⅰ型水合物T笼时的结构、相互作用能及C—C键伸缩振动频率进行研究,讨论了客体分子在水笼中的赋存形态,揭示了主客体间的相互作用机制。结果表明:客体分子占据T笼后,与占据前相比,T笼会发生微小的膨胀或收缩,客体分子的原子间距减小;通过能量分析,发现主客体间相互作用能(ΔE_(host-guest))的大小顺序为:ΔE_(T笼)-乙烯<ΔE_(T笼)-乙烷<ΔE_(T笼-乙炔),色散矫正的加入使主客体间的相互作用能增大;能量分解结果显示C原子的杂化方式对水合物的主客体间相互作用影响较大,随着客体分子中C原子的杂化方式由sp^(3)→sp^(2)→sp杂化,客体分子与水笼间的相互作用中静电作用先略微减弱、然后增强,色散作用逐渐减弱;与未占据T笼相比,乙烷分子占据T笼后C—C键伸缩振动频率增加了6.79 cm^(-1),乙烯和乙炔分子占据T笼后C—C键伸缩振动频率分别减小了5.86 cm^(-1)和15.87 cm^(-1)。

摘要： 采用原位拉曼光谱研究了TBAB·38H_(2)O水合物和冰粉分别在 2 MPa、278.00 K和 2 MPa、271.70 K条件下对CO_(2)的吸附过程,利用粉末X射线衍射(PXRD)研究了吸附前后样品的晶体结构。原位拉曼表征结果表明,两种水合物相中CO_(2)特征峰峰强度的增长过程均经历了快速吸附和缓慢吸附两个阶段,其中TBAB·38H_(2)O经历快速吸附阶段所需的时间更短,能够更快达到CO_(2)吸附饱和。PXRD表征结果表明,TBAB·38H_(2)O水合物在吸附CO_(2)后形成了n CO_(2)·TBAB·38H_(2)O水合物,晶体结构空间群由Pmma转变为Imma;冰粉中的水分子与气相中的CO_(2)分子形成了CO_(2)水合物,晶体结构空间群由P63mmc转变为Pm3n。研究结果验证了半笼型水合物能够以固体形态直接吸附CO_(2),同时可为新型水合物法CO_(2)捕集技术的发展与应用提供参考。

摘要： 天然气水合物是蕴含着巨大能源潜力的非常规能源,2017年和2020年两次我国南海探索性试采的成功,加快了天然气水合物项目的进展。二氧化碳置换开采法,既能开发CH_(4),又能封存CO_(2)。同时水合物法分离烟气中CO_(2)具有很好的应用前景,而CO_(2)在气体水合物的微观结构和特性尚不明确,实际应用存在一定的未知影响。为了考察其特性,利用^(13)C固体核磁技术(NMR)和拉曼光谱(Raman)进行CO_(2)置换CH_(4)水合物、合成^(13)CO_(2)-H_(2)-CP混合水合物实验表征,讨论CO_(2)在水合物中的定量问题,研究CO_(2)分子在笼型结构中的分布,探讨CO_(2)分子在气体水合物中的结构类型和特性。结果表明:(1)利用Raman费米低频共振1277.5 cm^(-1)峰积分得到CO_(2)在I型大笼(5^(12)6^(2)笼)的占有率为0.9782,CH_(4)在Ⅰ型小笼(5^(12)笼)和大笼(5^(12)6^(2)笼)的占有率为0.0593和0.0095,水合数7.61,Raman费米高频共振1381.3 m^(-1)峰积分得到CO_(2)在5^(12)6^(2)笼的占有率为0.9843,CH_(4)在5^(12)笼和5^(12)6^(2)笼的占有率为0.0237和0.0033,水合数7.70,CO_(2)几乎占满了大笼,CO_(2)气体的加入会导致水合物中,CH_(4)的大、小笼占有率均大幅度降低,置换后水合数略低于纯甲烷水合物,未标记的CO_(2)水合物在核磁中较难测出信号,CO_(2)气体置换后CH_(4)在小笼的占有率仅0.0975,大笼占有率为0.3172,两种方法差异主要原因为核磁的CO_(2)未出峰。(2)利用拉曼费米低频共振1273.4 cm^(-1)峰积分得到H_(2)、CO_(2)在5^(12)笼、CP在5^(12)6^(2)的占有率分别为0.1248,0.3042和0.9978,水合数9.16;Raman费米高频共振1380.6 cm^(-1)峰积分得到H_(2)、CO_(2)在5^(12)笼、CP在5^(12)6^(2)的占有率分别为0.1236,0.5771和0.9851,水合数7.12。13 C标记CO_(2)分子在水合物中达到较好的固体核磁分辨率,首次确认CO_(2)在Ⅱ型小笼中的化学位移为124.8 ppm,计算得到CO_(2)的小笼占有率为0.7831,CP的大笼占有率为0.9718,水合数6.70,Raman高频频费米共振峰(1380.6 cm^(-1))定量计算与^(13)C NMR结果更接近。(3)对CO_(2)的^(13)C NMR化学位移进行了归属,并结合Raman与^(13)C NMR的对比分析,为CO_(2)水合物的^(13)C NMR研究和拉曼定量提供参考。

摘要： 天然气水合物资源丰富,是最具潜力的新能源之一。但目前天然气水合物尚未实现商业开采,其微观结构特征和储气机理亟待明确。基于SI、SII和SH型气体水合物的骨架和客体分子信息,构建并优化了3种典型水合物的分子模型。通过结构表征,明确了水合物的氢键数目、氢键长度、孔隙度、孔隙组成和孔径分布等结构特征,对比分析了3种典型水合物的微观结构差异。基于水合物骨架结构,采用巨正则蒙特卡洛方法研究了甲烷和二氧化碳的吸附行为,结合气体吸附量和吸附热阐明了3种水合物的储气特性及差异。结果表明,SII型水合物中平均氢键长度最大且数量最多,但其孔隙连通性最差;高压有利于提升水合物对气体的储气量,低温可增加水合物中气体吸附的稳定性;二氧化碳储存量虽小于甲烷,但二氧化碳吸附稳定性更强;气体在SII型水合物中的吸附量最大,在SI型水合物中的吸附热最大。

摘要： 可燃冰是近些年来世界各国相继发现的一大新型能源。因其优越的燃烧性能和清洁燃烧产物,被称作“属于未来的能源”,但可燃冰是一种不可再生能源。可燃冰又叫做“天然气水合物”,也称作气体水合物,分布于深海沉积物中,它是由天然气、水在高压(大于10 MPa)和低温(0-10°C)条件下合成的一种固态类冰状结晶物质。

摘要： 气体水合物是一种由水和客体分子在一定热力学条件下形成的包络状晶体,天然气水合物由于其在能源、环境、化工等领域的应用而广受关注,二氧化碳水合物可以用于海底天然气水合物的置换开采,以及空调蓄冷、碳捕集、海水淡化等工程领域,研究二氧化碳水合物的合成和分解过程具有重要意义.本文从气体水合物的稳定性的分子动力学模拟、相平衡条件的测定、热力学促进剂及抑制剂对相平衡偏移的影响三个方面综述了当前阶段国内外对于二氧化碳水合物合成的热力学特性研究.提出寻找更加合适的热力学促进剂,通过分子模拟与实验手段相结合来探究促进机理将是未来研究的主要方向.

摘要： 气体水合物是一种包络状晶体,在能源勘探、二氧化碳捕集和封存、海水淡化及空调蓄冷等领域均有潜在的应用价值.稳定性研究能够确定水合物稳定存在的热力学区间,方便水合物在各个领域内应用.然而,通过宏观实验研究很难精确的控制和分析水合物的稳定性及分解特性.本文采用分子动力学模拟,在微观角度研究了构型不同、客体分子不同的情况下,气体水合物稳定性的差异,从径向分布函数、均方位移、F3序参数三个方面进行了探讨.发现对于CO2气体水合物,Ⅰ型结构更加稳定;CO2和环戊烷二元水合物的稳定性优于CO2水合物,为水合物的宏观实验研究和工程应用积累了理论基础.

摘要： 青海省乌丽地区经过复杂的构造运动,形成天然冻土层,对气体水合物形成和保存极为有利.为了研究该地区气体水合物存在的可能性,本文从构造特征、赋存条件、钻井和地震特征进行分析,得出以下结论:乌丽地区上二叠统那益雄组存在生烃的煤系地层;构造运动形成的裂缝和溶蚀孔隙有效贯通生烃层和储集层;多年冻土层和致密安山岩的有效封盖,使该地区具备形成气体水合物的条件.

摘要： 青藏高原冻土区储存着大量的天然气水合物资源,CO2置换开采冻土区的天然气水合物可实现天然气水合物的安全开采和温室气体CO2的地层封存.冰点以下多孔介质中气体水合物的生成动力学,是冻土区天然气水合物置换开采研究领域的难点和热点问题.本文全面综述了冰点以下多孔介质中气体水合物的生成动力学研究进展,讨论了不同体系冰点以下多孔介质中气体水合物的形成机理及其生成特性;详述了冰生成水合物机理及其冰粉/多孔介质体系中气体水合物的生成特性,分析了冰点以下多孔介质中气体水合物生成动力学研究尚待完善和改进的地方.最后本文指出冰点以下多孔介质中水合物的生成过程是由传热、传质等多种因素所控制,揭示不同过程的主导因素及其影响规律是今后研究的重点方向.目前对冰点以下多孔介质中水合物的生成特性及机理的认识尚未成熟,仍需深入研究.

摘要： 本文归纳了气体水合物技术应用发展的两大方向——分解与生成.从水合物分解角度,综述了天然气水合物资源勘探开发、管道水合物解堵、水合物抑制防控等;从水合物分解的逆过程——生成角度,综述了水合物储气、二氧化碳捕获与封存、海水淡化、溶液提浓、污水处理、混合气体分离、蓄冷等应用技术.该论文结合气体水合物发展历程,综合概括了气体水合物技术在诸多领域的应用,指出了水合物技术发展取得的诸多成果,也提出了新形势下水合物发展所面临的问题,希望能给水合物技术今后的发展带来一定的帮助.

摘要： 作为一种新型蓄冷工质,制冷剂气体水合物具有良好的发展前景.本文概述了其作为蓄冷介质的优势,举例比较了几种生成条件的计算方法,并总结了生成的促进手段,最后探讨了需要研究的问题.

摘要： 综述了凝固点原理、气体水合物的结构及生成机理的基本观点,基于此,提出了一些问题:笼状结构中,客体分子与水分子之间为什么靠范德华力维系相对稳定,一般客体分子均带有H原子,其中的H原子为什么不能与水分子的O原子形成氢键以维系结构稳定?笼状结构是以客体分子为核心逐渐长大的,还是笼状结构形成之后,客体分子被选择性地进入其空穴中?带电性的客体分子进入笼状结构后,能否有可能形成胶体?不同客体分子生成水合物的平衡压力及温度有较大的不同,这些宏观因素的微观解释又是什么?水合物制备过程中,扰动量及过冷度该怎样控制才能达到制备效果最佳?

摘要： 水合物技术应用可归纳为分解应用和生成应用,本文就这两大应用方向对水合物进行了分类综述.从水合物分解角度,阐述了天然气水合物资源勘探开发、管道水合物解堵、水合物抑制防控等技术应用的研究进展;从水合物分解的逆过程(生成)角度,阐述了水合物储气、二氧化碳捕获与封存、海水淡化、溶液提浓、污水处理、混合气体分离、蓄冷等应用技术.同时论文结合气体水合物发展历程,概括了气体水合物技术在诸多领域的应用,指出了水合物技术发展取得的诸多成果,也提出了新形势下水合物发展所面临的问题,希望能为水合物技术今后的发展带来一定的指导.

摘要： 近年来，油气勘探已呈现出从陆地转向海洋，从浅水延伸到深水的发展趋势。由于高压低温的环境条件，深水钻井作业中，极易形成气体水合物。一旦形成气体水合物，将对钻井作业带来严重的影响:堵塞管线，井控风险，影响钻井液性能等。气体水合物的防治方法有使用油基钻井液，添加动力学抑制剂，热力学抑制剂及防聚集剂。现场作业中，结合作业井的温度，压力条件，优选出防气体水合物配方，钻进期间，钻井液中添加9%NaCL与5%KCL，电测作业及其他需要等待24hr以上的作业时，将 BOP上下5Om，阻流，压井，增压管线替成全防钻井液，能有效的抑制气体水合物的形成。

摘要： 利用定容法测量了R141b、R134a及R152a等三种制冷剂的气体水合物的水合物-制冷剂气体-水的三相相平衡数据,在实验数据基础上,根据克劳修斯-克拉贝隆方程,计算得出了这三种水合物在冰点和临界分解点温度区间的分解热,并与文献数据进行比较,结果较为准确,为水合物的工业蓄冷应用提供了重要数据.

摘要： 空气中CO2含量的增加导致了全球气候变暖问题.气体水合物能够有效分离出电厂尾气中的CO2,对改善环境具有重要意义.考察了微粉硅胶(silica gel)中80mol％N2与20mol％CO2混合气体水合物形成特性,选取压力范围为6.0～8.0MPa,温度范围为-20～-5°C.研究发现,N2与CO2混合气进入反应釜后,直接生成水合物,诱导时间小于1min.压力越高、温度越低,生成水合物的相对气体消耗量越大,最大的相对气体消耗量为0.115(mol/mol),水的转化率最大为77.02mol％,前30min水合物生成速率与压力无关.水合物气体消耗量越大,反应釜中剩余N2组分的含量越大,最大为90.95mol％.水合物生成驱动力越低,水合物中CO2组分越高.在6.0MPa、-5°C下,水合物中CO2组分最大为65.70mol％.

摘要： 本文介绍了“恒流变”合成基钻井液、HEM聚胺水基钻井液及抑制气体水合物形成的关键技术.通过深水合成油的研制,在4°C-66°C、0.1-35MPa下测试了合成基钻井液YP及Ф6读数的变化,阐述了“恒流变”合成基钻井液的特性;通过聚胺抑制剂、低分子包被剂、防泥包润滑剂及流型调节剂等材料,构建了一套强抑制的深水用HEM聚胺钻井液体系;介绍了气体水合物抑制剂如热力学抑制剂、动力学抑制剂及防聚剂.根据油田区块的气体组分,利用水合物软件模拟计算了抑制水合物生成的配方,对深水钻进中预防气体水合物的形成奠定了基础;HEM聚胺钻井液在南中国海A、B、C等油田成功应用15口井.

摘要： 设计了以离子液体[APMIM]Br水溶液为工质的气体吸收+水合物生成脱碳工艺流程,并利用CO2在[APMIM]Br水溶液中的溶解度实验数据和CO2在[APMIM]Br水溶液中生成CO2水合物的相平衡实验数据进行物料衡算.分析了水浓度、压力和液气流量比对气体吸收+水合物生成的CO2双重捕获效果的影响,以及工艺流程中气体水合物与离子液体水溶液各自捕获CO2能力的对比.结果表明,在较高的压力和水浓度条件下,水合物捕获CO2的效应强于离子液体溶液的捕获效应;反之较低压力下离子液体溶液的CO2吸收起主要作用.双捕获工艺方法与纯水合物法比较具有一定的优势,且突破了单纯水合物脱碳的压力和CO2含量要求高的局限性.当原料气中CO2体积分数低于65mol％时,系统的脱碳率低于40％,对于CO2含量较低的气体,其CO2的脱除性能回归至单纯离子液体溶液体系.

摘要： 油气输送管道中,气体水合物阻塞物的形成会对整个油气行业带来巨大的经济损失和安全隐患,利用水合物抑制剂来抑制气体水合物造成的堵塞是目前常用的对策之一.在高压透明蓝宝石反应釜测试系统中,以天然气(CH4+C2H6+C3H8)水合物为对象,考察了将动力学抑制剂(Inhibex501)和防聚剂(Span20)进行联用时在油水体系中的阻聚效果,较单纯Span20作为防聚剂时的阻聚效果要好,并考察了含水率、加剂量和过冷度对阻聚效果的影响.另外,采用逐步降温法测定了Inhibex501在含Span20的油水体系中能承受的最大过冷度,较纯水条件下测试的最大过冷度偏小2.0K左右,并考察了含水率和加剂量对最大过冷度的影响.

摘要： 本发明属于气体水合物促进剂的技术领域，公开了无机复合气体水合物促进剂及在制备高储气密度气体水合物中的应用。所述气体水合物促进剂，包括无机复合促进剂，所述无机复合促进剂为硼酸与无机碱的水溶液，所述硼酸在气体水合物促进剂中的浓度为0.01～1wt％；所述无机碱在气体水合物促进剂中的浓度为0.001～1wt％。本发明的气体水合物促进剂在制备高储气密度气体水合物中的应用。本发明的气体水合物促进剂用量少、反应动力学快、储气量大、原料来源广泛、脱气时无泡沫产生、对环境友好。

摘要： 本发明属于气体水合物的技术领域，公开了硼酸溶液气体水合物促进剂及在制备高储气密度气体水合物中的应用。所述气体水合物促进剂，包括硼酸溶液；所述硼酸溶液在气体水合物促进剂中的浓度为0.05～5wt％。所述气体水合物促进剂，还包括亮氨酸。所述气体水合物促进剂在制备高储气密度气体水合物中的应用，具体包括以下步骤：向装有气体水合物促进剂的高压反应釜中，低温下通入高压气体，反应，获得高储气密度的固态气体水合物。本发明的气体水合物促进剂能够高效促进气体水合物的生成，极大提高水合物形成动力学和储气量，成本低，具有较好的应用前景。

摘要： 本发明提供可有效地熔化气体水合物的气体水合物回收装置和气体水合物回收方法。将块状的气体水合物m和砂土与水底2的水同时供给至气化罐5中，利用比重差分离块状的气体水合物m和砂土，熔化块状的气体水合物m产生气体g，在取出并回收气化罐5内部的气体g的同时，将砂土排出至气化罐5的外部。

摘要： 提供一种能够使气举机构稳定动作的气体水合物回收系统及气体水合物回收方法。在本发明的气体水合物回收方法中，在水上配置水上设备（5），借助升降管（4）将在水底（2）回收的块状的气体水合物（m）搬运至水上设备（5），将从被向水上设备（5）搬运的气体水合物（m）产生的气体（g）向升降管（4）内供给，在升降管（4）中产生上升流，将向水上设备（5）搬运的气体水合物（m）融解，产生气体（g），在将该气体（g）压缩后，向升降管（4）中供给。

摘要： 本发明提供可抑制水中的环境随着气体水合物的回收而变化的气体水合物回收方法和气体水合物回收装置。所述气体水合物回收方法是从气体分离罐5向下方的水底2铺设立管4，从该立管4下端的回收口4a与水底2的水同时将块状的气体水合物m吸上来并抽取至气体分离罐5的方法，其中，从气体分离罐5向水底2铺设排出管9，将从回收口4a抽取的水底2的水全部从排出管9下端的排出口9a排出至水底2。

摘要： 本发明提供有效地回收气体水合物的气体水合物回收装置和气体水合物回收方法。将块状的气体水合物m和砂土与水底2的水同时供给至气化罐5中，利用比重差分离块状的气体水合物m和砂土，取出并回收气化罐5内部的气体g，在从在气化罐5形成的排出口12将砂土排出至外部的同时，从排出口12的附近向气化罐5的内部喷射水来除去在排出口12的附近堆积的砂土。

摘要： 本发明属于气体水合物促进剂的技术领域，公开了无机复合气体水合物促进剂及在制备高储气密度气体水合物中的应用。所述气体水合物促进剂，包括无机复合促进剂，所述无机复合促进剂为硼酸与无机碱的水溶液，所述硼酸在气体水合物促进剂中的浓度为0.01～1wt％；所述无机碱在气体水合物促进剂中的浓度为0.001～1wt％。本发明的气体水合物促进剂在制备高储气密度气体水合物中的应用。本发明的气体水合物促进剂用量少、反应动力学快、储气量大、原料来源广泛、脱气时无泡沫产生、对环境友好。

摘要： 本发明属于气体水合物的技术领域，公开了硼酸溶液气体水合物促进剂及在制备高储气密度气体水合物中的应用。所述气体水合物促进剂，包括硼酸溶液；所述硼酸溶液在气体水合物促进剂中的浓度为0.05～5wt％。所述气体水合物促进剂，还包括亮氨酸。所述气体水合物促进剂在制备高储气密度气体水合物中的应用，具体包括以下步骤：向装有气体水合物促进剂的高压反应釜中，低温下通入高压气体，反应，获得高储气密度的固态气体水合物。本发明的气体水合物促进剂能够高效促进气体水合物的生成，极大提高水合物形成动力学和储气量，成本低，具有较好的应用前景。

摘要： 本发明提供可有效地熔化气体水合物的气体水合物回收装置和气体水合物回收方法。将块状的气体水合物m和砂土与水底2的水同时供给至气化罐5中，利用比重差分离块状的气体水合物m和砂土，熔化块状的气体水合物m产生气体g，在取出并回收气化罐5内部的气体g的同时，将砂土排出至气化罐5的外部。

摘要： 提供一种能够使气举机构稳定动作的气体水合物回收系统及气体水合物回收方法。在本发明的气体水合物回收方法中，在水上配置水上设备（5），借助升降管（4）将在水底（2）回收的块状的气体水合物（m）搬运至水上设备（5），将从被向水上设备（5）搬运的气体水合物（m）产生的气体（g）向升降管（4）内供给，在升降管（4）中产生上升流，将向水上设备（5）搬运的气体水合物（m）融解，产生气体（g），在将该气体（g）压缩后，向升降管（4）中供给。