介观尺度下煤层气水合物生成特性实验研究

发布时间：2023-05-13 03:17

　　煤层气是一种新型清洁能源,可以作为优质的能源燃料和化工原料,主要成分为甲烷气体,其他成分包括氮气、氧气、二氧化碳、硫化氢等气体。甲烷气体的有效含量直接影响着煤层气资源的综合利用方式,提高煤层气中甲烷气体的浓度,能够拓展其应用领域并创造更多的经济价值。若甲烷浓度不达标将会导致煤层气无法利用而被直接排放,其远胜于CO₂的温室效应和与之伴生的有害气体将对环境造成严重破坏。因而提高甲烷气体浓度,可以有效提高煤层气资源利用效率,不仅能够避免环境污染,而且可以节约宝贵的能源。水合物作为新型技术应用于煤层气中甲烷气体的分离具有十分诱人的前景。甲烷气体能够优于煤层气中其他组分率先形成水合物,因而可以富集在水合物中,实现与其他气体组分的分离、达到回收的目的。水合物分离技术仍在不断地革新,以加快水合物合成过程、提高水合物有效储气量为优化目标。本文实验立足于此,通过添加有序介孔材料SBA-15、MCM-41,热力学促进剂四氢呋喃(THF)和表面活性剂(SDS)的方式进行煤层气水合物合成实验,以研究介观尺度下水合物生成速率和储气量的变化特征,综合分析介孔材料对水合物合成的强化效果。实验温...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 煤层气资源概况
        1.2.1 煤层气资源
        1.2.2 煤层气资源开采与利用
    1.3 煤层气提纯与储运技术
        1.3.1 煤层气提纯技术
        1.3.2 煤层气储运技术
    1.4 主要研究内容与技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
第二章 气体水合物技术
    2.1 气体水合物基本性质
        2.1.1 气体水合物的晶体结构
        2.1.2 客体分子对晶体结构的影响
    2.2 气体水合物相平衡热力学
        2.2.1 van der Waals-Platteeuw水合物热力学模型
        2.2.2 Chen-Guo水合物模型
        2.2.3 多孔介质内水合物热力学生成条件
        2.2.4 水合物生成过程强化方法
    2.3 气体水合物技术应用
        2.3.1 水合物法储运气体
        2.3.2 水合物法分离混合气体
        2.3.3 其他水合物工业应用
    2.4 本章小结
第三章 介孔材料及其水合物性质
    3.1 介孔材料发展进程
    3.2 介孔材料水合物
        3.2.1 研究现状
        3.2.2 水合物合成机理
    3.3 介孔材料SBA-15与MCM-41 表征参数
    3.4 本章小结
第四章 介孔材料中煤层气水合物生成实验
    4.1 实验方案
        4.1.1 实验目的
        4.1.2 实验设计
    4.2 实验设备与实验材料
        4.2.1 实验装置
        4.2.2 实验材料
    4.3 实验步骤与数据处理
        4.3.1 实验步骤
        4.3.2 数据处理
    4.4 实验结果与讨论
        4.4.1 压力和温度变化
        4.4.2 储气量变化
        4.4.3 水合物的反应速率
        4.4.4 甲烷回收率
        4.4.5 介孔材料对比
    4.5 本章小结
第五章 煤层气水合物分离技术应用
    5.1 煤层气水合物相平衡条件预测
        5.1.1 PT状态方程
        5.1.2 水合物模型
        5.1.3 相平衡条件预测结果
    5.2 煤层气水合物分离工艺流程
        5.2.1 工艺流程图
        5.2.2 可行性分析
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3815189