甲烷水合物在盐、醇类介质中相平衡研究

发布时间：2021-12-16 16:19

　　三年来，查阅了有关甲烷水合物相关文献120多篇，了解了国内外研究现状及其发展趋势，分析了当今甲烷水合物研究存在的问题—资源量估算、气体水合物生产、管道堵塞、钻探安全、海底稳定性及全球气候变化影响。针对这些问题，本文选择解决这些问题的科学关键—不同介质条件下甲烷水合物存在的稳定性作为论文研究的主要任务，围绕这一核心，系统地设计了盐、醇类介质中甲烷水合物的相平衡实验，以纯水、甲醇以及具有不同阴离子半径、阳离子半径、电荷数的盐类溶液体系为研究对象，在前人研究的基础上，运用地球化学、物理化学、数学等多学科理论和方法，紧紧围绕甲烷气体水合物在不同介质中形成／分解的相平衡特征、条件、影响机制以及分析甲烷水合物的形成过程、结构特征等方面开展工作，十分重视宏观与微观分析相结合，以实验为手段，密切与室内微观测试—拉曼光谱相结合，积极应用数学手段，进行统计分析，建立了一组符合甲烷水合物相平衡条件的经验公式，同时利用相平衡数学模型进一步计算并证实实验数据的可靠性，在现有甲烷水合物相平衡研究的基础上，研究开发出了描述不同阴离子、阳离子、电荷数的盐类溶液中甲烷水合物相平衡的现象和规律，优化了甲烷水合物相平衡理论... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院兰州地质研究所)甘肃省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

已发现合物主要分布区Figl一IT五emaindistributlonofthePresentmethane场drates美国能源部对甲烷水合物研究信心十足，最近宣布将在10一巧年内解决甲

I型结构水合物。除富HZS气体外，I型结构与天然气的甲烷相关，其稳定性受其它气体组分影响不大。而n型结构水合物则受其它气体组分影响较大。因此，探讨天然气水合物的稳定条件，主要是甲烷水物的I型水合物(图2一4)。这种水合物的分子式可写为C风·5.75H20(理想状态下)，由此可以推出一个单位体积的甲烷水合物能够包含标准大气压和温度(STP)下164单位体积的甲烷(图2一4)。型水合物结构甲烷水合物笼状结构图2一4甲烷气体水合物结构图FigZ一4The，trUctUreofmethanehydrates阅耐﹄甲烷水合物立方笼型格子l型结构1耐气水合物可产生164砂的气体和0.8扩水图飞.天然气水合物结构图水合物的形成与分子大小有关，分子直径大小与所含水分子数存在相关关系。但也存在不相关的例外，比如，0:和CC14水合物的I型水合物。图2一5为分子直径与含水分子数的相关关系(Lederhos，et.al.，1992)。翻矛

图2一5不同分子占据水合物不同空穴的示意(Lederhos，et.al.，1992)FigZ一5Sizeofhydratecavitiesandguestmoleeules(Lederhos，et.al.，1992)由图2一5中可以看出，由于气体分子大小不同，导致它们所可能占据的空穴也不同。例如:在生成简单水合物时，甲烷可以同时存在于I型水合物的大孔、小孔，而乙烷只能存在于I型水合物的大孔中。气体分子太小(小于氢气分子)不能起到支撑空穴的稳定作用、太大(大于正丁烷分子)又不能进入空穴，都不能生成水合物。另外，不同客体分子生成水合物的条件不同。表2一2中列出了。℃时，不同气体生成水合物的条件。特别是有些物质极易生成水合物，如常压下四氢吠喃(THF)4.3℃、环氧乙烷n.o℃时即可生成水合物。表2一20℃时不同气体水合物生成(相平衡)压力比较TableZ一2Thee明ilibriumpressuresond迁民rentgas场dratesatooC气体生成压力(MPa)CH、C:H。

【参考文献】：
期刊论文
[1]甲烷水合物地质特征[J]. 郑艳红,雷怀彦.  天然气地球科学. 2001(Z1)
[2]气体水合物生成机理和热力学模型的建立[J]. 陈光进,马庆兰,郭天民.  化工学报. 2000(05)
[3]天然气水合物地质前景[J]. 雷怀彦,王先彬,郑艳红,张中宁,周晓峰.  沉积学报. 1999(S1)
[4]天然气水合物研究现状与未来挑战[J]. 雷怀彦,王先彬,房玄,郑艳红.  沉积学报. 1999(03)



本文编号：3538448