胶质多糖用作水合物动力学抑制剂的研究

发布时间：2020-05-21 18:54

【摘要】：动力学抑制剂被广泛用以防治油气输送管道中的水合物堵塞。在应用过程中发现,动力学抑制剂的降解性不一定总能够满足环境保护的需要。而自然界中广泛存在的胶质多糖存在着丰富的羟基等亲水基团,存在着优秀的水合物抑制潜能。因此,本文立足于绿色环保的理念,选择可降解的胶质多糖及其衍生物作为动力学抑制剂,并分析了它对天然气水合物的抑制效果,同时研究了胶质多糖对二氧化碳和盐类的耐受度。首先,本文采用BOD_5/COD指标测试了瓜尔胶、黄原胶和卡拉胶三种多糖的生物降解性。结果表明,三种多糖都属于可降解物质,降解性达到了30%;同时采用耐用过冷度评价了三种多糖对甲烷水合物的抑制效果,结果表明瓜尔胶具有最优秀的抑制性能。本文进一步选用了阳离子瓜尔胶作为动力学抑制剂,其抑制性能满足可降解的要求,同时其耐用过冷度可达9.62 ~oC。然后,本文模拟了真实气田的天然气-地层水体系,采用耐用过冷度法和晶体生长抑制法分析阳离子瓜尔胶对水合物的抑制效果,并将其性能与HN19,HY121和VC-713等抑制剂对比。结果表明,在成核阶段,阳离子瓜尔胶对天然气水合物的抑制效果最好,其耐用过冷度达10.31 ~oC,相比HN19、HY121和VC-713分别高了6.57 ~oC,1.06 ~oC和1.67 ~oC;在生长阶段,阳离子瓜尔胶的完全抑制区域范围相对较小,但是保留抑制效果的区域范围大,彻底失效时过冷度是11.38 ~oC,比三种抑制剂分别高了5.66 ~oC,2.79 ~oC和2.69 ~oC。这表明阳离子瓜尔胶可以有效推迟天然气水合物的成核并降低其生长速率。最后,本文对胶质多糖进行适用性分析,考察了其对含盐体系和含二氧化碳型酸性体系的耐受度。结果发现,1.0 wt%的氯化钠会降低瓜尔胶和阳离子瓜尔胶的抑制性能:它一方面会降低耐用过冷度,降幅最大达34.0%;另一方面会缩短体系的慢速生长区域和中速生长区域,使其范围缩小甚至消失。3.5 wt%的氯化钠则会提高抑制剂的性能,既可以增强抑制剂的耐用过冷度,又会延长完全抑制区域的过冷度范围并保持慢速生长区域和中速生长区域的范围。高浓度的CO_2会使体系存在记忆效应,使体系出现少量水合物快速生成的现象,从而影响抑制剂的抑制效果评价。综上所述,胶质多糖及其衍生物不适于在低浓度的盐类体系中使用,而对于盐类含量高的体系表现出优秀的耐受度;同时,胶质多糖对二氧化碳酸性气体敏感,应用时应当注意体系中酸性气体的含量。
【图文】：

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图 1-2 管道中水合物堵塞物的形成过程[1]ure 1-2 Hydrate blockage formation in pipelines for gas transportat物抑制技术然气工业的发展，油气田不断向极地、深海等地域发展，，带来求。为了解决这个问题，现在已经发展出了多种防治方法，这法和化学法两类。法防治水合物防治水合物，通常有绝热法、加热法、降压法、机械法和除水法材料包裹管道，避免与外界热交换而保证管道内体系不进入水短途深海管道。加热法和降压法属于后期处理方法:即当水合物

水合物,抑制剂

地延长体系中水合物的成核时间，或者是降低水合物晶体的生长速率。一以扰乱体系中液态水分子的排列次序，或者附着在水合物晶体表面的生制水合物的目的[25,26]。也有理论指出，抑制剂可以显著增加层传质阻力子、水分子以及水合物晶体的相互接触。I 从最初提出至今，已经经历了三个阶段的发展了。从最初的聚 N-乙烯)，到抑制效果优秀的聚 N-乙烯基己内酰胺(PVCap)，再到目前广泛开发前，多种研究手段被用于水合物动力学的研究，并开发出了广泛的抑制动力学抑制剂的分类力学抑制剂种类繁多，多类化学试剂均被证实了具有水合物动力学抑制力学抑制剂结构差异，大致上可以将 KHI 分为乙烯基内酰胺类聚合物、支化聚酰胺酯、氟化高聚物、离子液体和天然抑制剂六大类[27]。图 1具体分类。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE832.31

【参考文献】