低浓度煤层气在纳米石墨流体中形成气体水合物的特性研究
发布时间：2021-05-14 15:16
煤层气是指储存在煤层中以甲烷（CH4）为主要成分的烃类气体,主要吸附在煤基质颗粒表面,部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中,是一种优质清洁能源。我国拥有储量丰富的煤层气资源,但每年开发的煤层气资源以低浓度煤层气为主,利用现状不容乐观。由于目前低浓度煤层气利用技术尚不成熟,导致大量低浓度煤层气只能直接排放到大气环境,不仅造成了大量的能源浪费,还造成了严重的环境污染,因此提高低浓度煤层气的利用效率已成为能源领域迫切需要解决的一个关键问题。气体水合物法提纯低浓度煤层气是实现低浓度煤层气高效利用的一种重要途径,受到国内外研究者越来越多的关注。但是,气体水合物法提纯低浓度煤层气尚处于研究初级阶段,结晶时间长、CH4回收率和分离因子低、反应速率低等问题是制约该方法实现工程应用的关键因素。针对这些关键问题,本文在纳米石墨流体中开展了低浓度煤层气形成气体水合物的特性研究,主要研究工作包括:（1）针对低浓度煤层气形成气体水合物分离提纯效率较低的问题,在纳米石墨流体中开展了水合物法分离低浓度煤层气实验,主要研究了纳米石墨流体对反应过程中的诱导时间、气体消耗量、CH...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 概述
1.1.2 煤层气开发与利用现状
1.1.3 气体水合物及其应用技术
1.2 气体水合物法分离混合气体的研究进展
1.2.1 热力学研究进展
1.2.2 动力学研究进展
1.2.3 分离煤层气的研究进展
1.3 本文的研究内容
2 气体水合物结晶与生长理论
2.1 水合物法分离煤层气的原理
2.2 气体水合物的相平衡热力学
2.2.1 相平衡条件的实验测定方法
2.2.2 相平衡条件的理论预测模型
2.3 气体水合物的反应动力学
2.3.1 气体水合物的成核动力学
2.3.2 气体水合物的生长动力学
2.3.3 气体水合物的强化生成方法
3 低浓度煤层气形成水合物的动力学特性
3.1 实验装置
3.2 实验材料
3.3 纳米石墨材料的表征
3.3.1 扫描电镜测量纳米石墨颗粒粒径的结果
3.3.2 纳米石墨粒度及纳米石墨流体粒度的测量
3.4 纳米石墨流体的制备方法
3.5 煤层气在纳米石墨流体中生成水合物的实验步骤
3.6 反应动力学理论计算
3.7 纳米石墨流体体系的实验结果
3.7.1 纳米石墨颗粒对煤层气提纯特性的影响
3.7.2 GNP浓度对煤层气提纯特性的影响
3.8 煤层气在不同体系的提纯结果比较
4 煤层气在纳米石墨流体形成水合物的显微特性
4.1 高压可视显微实验装置
4.2 显微观察水合物生长的实验步骤
4.3 纳米石墨流体中水合物的显微生长特性
4.3.1 煤层气在纳米石墨流体中的水合物生长过程
4.3.2 气相和液相中水合物的生长形态
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
B.参与的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层气地面开发及利用趋势探讨[J]. 姚成林,熊云威,宋春香. 矿业安全与环保. 2017(06)
[2]低浓度含氧煤层气提浓技术研究进展[J]. 陈金华. 矿业安全与环保. 2017(01)
[3]全球变暖视野下中国与墨西哥的能源现状分析——从传统型能源模式向多元型能源模式转变[J]. 胡安·冈萨雷斯·加西亚,贺光银,冯春,崔金星. 鄱阳湖学刊. 2017(01)
[4]膜分离技术在低浓度煤层气提纯中的研究进展[J]. 王瑜. 科技经济导刊. 2016(14)
[5]添加剂对水合物蓄冷过程影响探讨[J]. 焦丽君,孙志高,赵之贵,王功亮. 科学技术与工程. 2014(32)
[6]低甲烷浓度煤层气的水合物法提纯实验[J]. 钟栋梁,何双毅,严瑾,丁坤,杨晨. 天然气工业. 2014(08)
[7]气体水合物生成过程强化方法研究进展[J]. 张学民,李金平,吴青柏,王春龙,焦亮. 过程工程学报. 2013(04)
[8]含氧煤层气分离提纯技术的研究进展[J]. 向广艳,潘红艳,张煜,林倩. 贵州化工. 2012(02)
[9]表面活性剂溶液对甲烷的吸收及其机理的研究[J]. 张玉刚,何国球,袁永立,刘斌. 化学工程与装备. 2012(03)
[10]从含氧煤层气中安全分离提纯甲烷的工艺方法[J]. 吴剑峰,孙兆虎,公茂琼. 天然气工业. 2009(02)
本文编号：3185874
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 概述
1.1.2 煤层气开发与利用现状
1.1.3 气体水合物及其应用技术
1.2 气体水合物法分离混合气体的研究进展
1.2.1 热力学研究进展
1.2.2 动力学研究进展
1.2.3 分离煤层气的研究进展
1.3 本文的研究内容
2 气体水合物结晶与生长理论
2.1 水合物法分离煤层气的原理
2.2 气体水合物的相平衡热力学
2.2.1 相平衡条件的实验测定方法
2.2.2 相平衡条件的理论预测模型
2.3 气体水合物的反应动力学
2.3.1 气体水合物的成核动力学
2.3.2 气体水合物的生长动力学
2.3.3 气体水合物的强化生成方法
3 低浓度煤层气形成水合物的动力学特性
3.1 实验装置
3.2 实验材料
3.3 纳米石墨材料的表征
3.3.1 扫描电镜测量纳米石墨颗粒粒径的结果
3.3.2 纳米石墨粒度及纳米石墨流体粒度的测量
3.4 纳米石墨流体的制备方法
3.5 煤层气在纳米石墨流体中生成水合物的实验步骤
3.6 反应动力学理论计算
3.7 纳米石墨流体体系的实验结果
3.7.1 纳米石墨颗粒对煤层气提纯特性的影响
3.7.2 GNP浓度对煤层气提纯特性的影响
3.8 煤层气在不同体系的提纯结果比较
4 煤层气在纳米石墨流体形成水合物的显微特性
4.1 高压可视显微实验装置
4.2 显微观察水合物生长的实验步骤
4.3 纳米石墨流体中水合物的显微生长特性
4.3.1 煤层气在纳米石墨流体中的水合物生长过程
4.3.2 气相和液相中水合物的生长形态
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
B.参与的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层气地面开发及利用趋势探讨[J]. 姚成林,熊云威,宋春香. 矿业安全与环保. 2017(06)
[2]低浓度含氧煤层气提浓技术研究进展[J]. 陈金华. 矿业安全与环保. 2017(01)
[3]全球变暖视野下中国与墨西哥的能源现状分析——从传统型能源模式向多元型能源模式转变[J]. 胡安·冈萨雷斯·加西亚,贺光银,冯春,崔金星. 鄱阳湖学刊. 2017(01)
[4]膜分离技术在低浓度煤层气提纯中的研究进展[J]. 王瑜. 科技经济导刊. 2016(14)
[5]添加剂对水合物蓄冷过程影响探讨[J]. 焦丽君,孙志高,赵之贵,王功亮. 科学技术与工程. 2014(32)
[6]低甲烷浓度煤层气的水合物法提纯实验[J]. 钟栋梁,何双毅,严瑾,丁坤,杨晨. 天然气工业. 2014(08)
[7]气体水合物生成过程强化方法研究进展[J]. 张学民,李金平,吴青柏,王春龙,焦亮. 过程工程学报. 2013(04)
[8]含氧煤层气分离提纯技术的研究进展[J]. 向广艳,潘红艳,张煜,林倩. 贵州化工. 2012(02)
[9]表面活性剂溶液对甲烷的吸收及其机理的研究[J]. 张玉刚,何国球,袁永立,刘斌. 化学工程与装备. 2012(03)
[10]从含氧煤层气中安全分离提纯甲烷的工艺方法[J]. 吴剑峰,孙兆虎,公茂琼. 天然气工业. 2009(02)
本文编号：3185874
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