面向天然氣固態(tài)儲運的甲烷水合物反應動力學特性研究.pdf

1、面向天然氣固態(tài)儲運的甲烷水合物反應動力學特性研究重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：何雙毅指導教師：鐘棟梁副教授專業(yè)：動力工程及工程熱物理學科門類：工學重慶大學動力工程學院二〇一四年五月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要世界能源形勢日趨嚴峻，天然氣作為一種儲量豐富的清潔能源，正逐漸成為一次能源中不可忽視的主要能源。天然氣資源的開發(fā)與利用對環(huán)境保護和國民經濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的推動作用。因此，天然氣資源受到世界各國的普遍重視。然而

2、，由于氣源一般距離用氣中心城市及企業(yè)較遠，將天然氣安全、連續(xù)和高效的輸送給用戶是天然氣資源利用的一個重要環(huán)節(jié)。因此，發(fā)展并完善天然氣儲運技術具有重要的現實意義。利用氣體水合物方法進行天然氣固態(tài)儲運具有經濟成本低、儲氣量大、安全、環(huán)保等顯著優(yōu)點。但是，氣體水合物的反應速率和儲氣量尚未達到工業(yè)應用要求，提高天然氣水合物的反應速率和儲氣率是目前需解決的關鍵科學問題。針對這些關鍵科學問題，本文向反應體系引入表面活性劑、多孔介質和熱力學促進劑，主

3、要研究了表面活性劑（十二烷基硫酸鈉SDS）、熱力學促進劑（環(huán)戊烷）和多孔介質（石英砂）對甲烷水合物生成過程動力學特性的作用規(guī)律，主要研究結論如下：①SDS是一種理想的表面活性劑，能有效縮短甲烷水合物的誘導時間、促進甲烷水合物快速生成并提高水合物儲氣率。在所有測試的SDS濃度中，500ppm為最佳濃度。②在相同實驗條件下，甲烷水合物在石英砂SDS溶液體系的儲氣率略高于機械攪拌體系。石英砂SDS溶液體系可節(jié)約機械攪拌投資、節(jié)約能耗，具有良好

4、的應用前景。③研究了甲烷水合物在環(huán)戊烷H2O環(huán)戊烷SDSH2O體系的動力學特性。研究結果表明，盡管加入環(huán)戊烷能極大的緩和反應熱力學條件并節(jié)省機械攪拌的能耗，但是過低的儲氣率將影響其整體經濟效益。由此可見，對甲烷水合物而言，環(huán)戊烷不是一種理想的熱力學促進劑。④向環(huán)戊烷體系引入表面活性劑SDS后，SDS能有效縮短甲烷水合物的結晶誘導時間。但是在靜態(tài)條件下，隨著過冷度的增大，甲烷水合物更容易在氣液界面快速生長與聚集，阻礙甲烷水合物的進一步生長