油包水乳液中甲烷水合物的生成動(dòng)力學(xué)研究

【摘要】：近年來(lái)，隨著煤、石油等傳統(tǒng)資源的日漸枯竭，天然氣水合物作為一種新能源逐漸引起人們的關(guān)注，基于水合反應(yīng)而開(kāi)發(fā)的一系列應(yīng)用技術(shù)也相繼被提出和研究。與傳統(tǒng)方法相比，這些新興的水合物技術(shù)所需條件一般比較溫和，可降低能耗、簡(jiǎn)化工藝流程、節(jié)省設(shè)備投資，應(yīng)用前景十分廣闊。該技術(shù)面臨的一大問(wèn)題是如何提高水合物的生成速率，因此研究不同因素對(duì)水合物生成速率的影響是十分必要的。 本文在油包水乳液中分別測(cè)定了攪拌速率100rpm~1200rpm、乳液粒徑585.1nm~1169nm、體系溫度269.15K~277.15K、乳液含水率10%~30%和添加劑存在時(shí)的甲烷水合物生成動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。分別研究了這些因素對(duì)水合反應(yīng)的誘導(dǎo)時(shí)間和水合物生成速率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，誘導(dǎo)時(shí)間的長(zhǎng)短與攪拌速率的大小無(wú)關(guān)聯(lián)，但是受體系溫度、乳液粒徑和含水率的影響，體系溫度越高、粒徑越小、含水率越小，一般來(lái)說(shuō)誘導(dǎo)時(shí)間就越長(zhǎng)。另外，加入添加劑也能顯著縮短誘導(dǎo)期。水合物的生成速率受攪拌速率、體系溫度、乳液的粒徑和含水率4個(gè)因素的影響較大，在一定范圍內(nèi)，隨著攪拌速率的增大、乳液粒徑的減小、體系溫度的降低、乳液含水率的增大，甲烷水合物的生成速率隨之增大。而添加劑的加入對(duì)水合物生成速率的影響有限。 分別考察了文獻(xiàn)報(bào)道的兩個(gè)降壓過(guò)程水合物生成動(dòng)力學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，假設(shè)乳液中水滴開(kāi)始水合反應(yīng)所需的誘導(dǎo)時(shí)間呈正態(tài)分布，結(jié)合Didier的單水滴模型，建立了相對(duì)應(yīng)的全乳液模型方程，并用該模型對(duì)油包水乳液中的甲烷水合動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了描述。 【關(guān)鍵詞】：甲烷水合物 生成速率 動(dòng)力學(xué) 油包水乳液
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：O623.11
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 文獻(xiàn)綜述7-22
• 1.1 水合物簡(jiǎn)介7-13
• 1.1.1 水合物發(fā)展簡(jiǎn)史7
• 1.1.2 天然氣水合物的勘探和開(kāi)發(fā)7-8
• 1.1.3 水合物的應(yīng)用8-10
• 1.1.4 水合物快速生成技術(shù)10-12
• 1.1.5 水合物危害的預(yù)防12-13
• 1.2 水合物生成機(jī)理的研究進(jìn)展13-14
• 1.3 水合物熱力學(xué)研究進(jìn)展14-15
• 1.4 水合物動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展15-21
• 1.4.1 水合物生成和分解動(dòng)力學(xué)研究15-18
• 1.4.2 動(dòng)力學(xué)促進(jìn)和抑制技術(shù)研究18-20
• 1.4.3 計(jì)算機(jī)分子動(dòng)力學(xué)模擬20-21
• 1.5 本課題的主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 第二章 甲烷水合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定22-45
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)方法22-25
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置22-23
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑23-24
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法25-26
• 2.3 水的“記憶效應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)研究26-27
• 2.4 攪拌速率對(duì)甲烷水合物生成速率的影響27-31
• 2.4.1 不同攪拌速率下甲烷水合物的降壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析28-29
• 2.4.2 攪拌速率對(duì)甲烷氣體吸收速率的影響29-30
• 2.4.3 攪拌速率對(duì)水合過(guò)程甲烷氣體消耗速率的影響30-31
• 2.5 乳液粒徑對(duì)甲烷水合物生成速率的影響31-34
• 2.5.1 不同粒徑的乳液中甲烷水合物的降壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析31-32
• 2.5.2 乳液粒徑對(duì)甲烷氣體吸收速率的影響32
• 2.5.3 乳液粒徑對(duì)水合過(guò)程甲烷氣體消耗速率的影響32-34
• 2.6 溫度對(duì)甲烷水合物生成速率的影響34-37
• 2.6.1 不同溫度下甲烷水合物的降壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析34-35
• 2.6.2 溫度對(duì)甲烷氣體吸收速率的影響35-36
• 2.6.3 溫度對(duì)水合過(guò)程甲烷氣體消耗速率的影響36-37
• 2.7 乳液含水率對(duì)甲烷水合物生成速率的影響37-40
• 2.7.1 不同含水率的乳液中甲烷水合物的降壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析37-38
• 2.7.2 乳液含水率對(duì)甲烷氣體吸收速率的影響38-39
• 2.7.3 乳液含水率對(duì)水合過(guò)程甲烷氣體消耗速率的影響39-40
• 2.8 添加劑對(duì)甲烷水合物生成速率的影響40-43
• 2.8.1 實(shí)驗(yàn)條件40-41
• 2.8.2 乳液中添加納米銅粉前后甲烷水合物的降壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析41
• 2.8.3 納米銅粉對(duì)甲烷氣體吸收速率的影響41-42
• 2.8.4 納米銅粉對(duì)水合過(guò)程甲烷氣體消耗速率的影響42-43
• 2.9 本章小結(jié)43-45
• 第三章 甲烷水合物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型45-54
• 3.1 Mu Liang 的動(dòng)力學(xué)模型45-47
• 3.1.1 水合物的生成機(jī)理分析45
• 3.1.2 動(dòng)力學(xué)方程45-47
• 3.2 Didier 的單水滴模型47-51
• 3.2.1 反應(yīng)控制模型48-50
• 3.2.2 擴(kuò)散控制模型50-51
• 3.3 全乳液模型的建立51-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第四章 結(jié)論54-56
• 4.1 結(jié)論54-55
• 4.2 存在問(wèn)題55-56
• 參考文獻(xiàn)56-64
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明64-65
• 致謝65

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