氣體水合物法開(kāi)發(fā)湖鹽和凈化沼氣的相平衡初步研究

【摘要】： 氣體水合物技術(shù)是一種在能量存儲(chǔ)、大然氣輸運(yùn)、二氧化碳海底儲(chǔ)存、氣體分離、海水淡化等工業(yè)領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景的新型技術(shù)。本文提出了利用氣體水合物法開(kāi)發(fā)湖鹽和凈化沼氣的新設(shè)想,理論模擬了飽和NaCl溶液中氣體水合物的相平衡條件以及純水中三元混合氣體(CH_4+CO_2+H_2S)水合物的相平衡條件,實(shí)驗(yàn)研究了飽和NaCl溶液中HCFC141b水合物的相平衡條件,理論分析了氣體水合物法開(kāi)發(fā)湖鹽和凈化沼氣的理論可行性。 首先,本課題以van der Waals-Platteeuw模型為基礎(chǔ),結(jié)合杜亞和與郭天民提出的計(jì)算Langmuir常數(shù)的三參數(shù)方程、計(jì)算電解質(zhì)溶液中水的活度的Pitzer方程和計(jì)算氣體逸度的PR狀態(tài)方程和SRK狀態(tài)方程,在國(guó)際上首次預(yù)測(cè)了飽和NaCl溶液中CH_4、C_2H_6、C_3H_8和HCFC141b等氣體水合物的相平衡條件。預(yù)測(cè)了純水中三元混合氣體(CH_4+CO_2+H_2S)水合物相平衡條件。 繼而,在自制的全透明高壓水合反應(yīng)試驗(yàn)臺(tái)上實(shí)驗(yàn)研究了飽和NaCl溶液中HCFC141b水合物的相平衡條件,并與理論預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:理論預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最大相對(duì)誤差為0.97%;26wt%NaCl溶液中HCFC141b水合物四相平衡點(diǎn)Q2:(10.069kPa,259.8K)。 研究結(jié)果表明:在26wt.%NaCl溶液中,甲烷、乙烷、丙烷和HCFC141b均可生成水合物。 綜上所述,由于標(biāo)準(zhǔn)狀況下,26wt.%NaCl溶液的凝吲點(diǎn)為250.81K,溶液凝固點(diǎn)隨壓強(qiáng)的增加而降低,且水合物的生成溫度高于26wt.%NaCl溶液的凝固點(diǎn)溫度,也高于青海地區(qū)最冷月平均環(huán)境溫度(0℃-10℃)。因此,利用環(huán)境冷量實(shí)現(xiàn)氣體水合物法節(jié)能開(kāi)發(fā)我國(guó)高寒地區(qū)湖鹽具備理論可能性;通過(guò)對(duì)比了三種氣體(甲烷、乙烷、丙烷)在鹽水中水合物相平衡條件,初步確定了利用氣體水合物技術(shù)開(kāi)發(fā)高寒地區(qū)湖鹽較適合的氣體,與甲炕、乙烷氣體相比,丙烷氣更適合用于湖鹽開(kāi)發(fā)。 顯然,在我國(guó)高寒地區(qū)利用環(huán)境冷量促使水合物生成,獲得湖鹽,這將是一個(gè)潛在的節(jié)能型、環(huán)境友好型的湖鹽開(kāi)發(fā)方法,這也是首次提出的高寒地區(qū)湖鹽開(kāi)發(fā)的新方法,課題研究為利用氣體水合物技術(shù)開(kāi)發(fā)咸水湖湖鹽提供了理論支持。另一方面,本課題所研究的混合氣體(CH_4+CO_2+H_2S)水合物相平衡數(shù)據(jù)為氣體水合物技術(shù)凈化沼氣提供了一定的理論基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：氣體水合物 相平衡 鹽溶液 模型 分離技術(shù) 生成條件
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TQ013.1
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 符號(hào)表10-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 前言12-14
• 1.2 研究背景14-17
• 1.3 氣體水合物分離技術(shù)研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.1 溶液分離的相關(guān)研究17-18
• 1.3.2 氣體混合物分離的相關(guān)研究18-20
• 1.4 氣體水合物相平衡研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4.1 氣體水合物相平衡理論模型的相關(guān)研究20-21
• 1.4.2 氣體在鹽溶液中水合物相平衡研究21
• 1.4.3 混合氣體水合物相平衡研究21-22
• 1.5 本課題研究的目的和意義22
• 1.6 本課題研究的方法和措施22-23
• 1.7 本課題的主要工作23-24
• 第2章 氣體水合物分離技術(shù)相關(guān)相平衡研究及計(jì)算24-44
• 2.1 氣體水合物理論模型26-27
• 2.2 水合物相平衡熱力學(xué)模型27-37
• 2.2.1 水合物相理論模型27-30
• 2.2.2 富水相理論模型30-31
• 2.2.3 氣體在NaCl溶液中水合物相平衡模型31-35
• 2.2.4 三元?dú)怏w(CH_4+CO_2+H_2S)在純中水合物相平衡模型35-37
• 2.3 計(jì)算流程37-38
• 2.4 計(jì)算結(jié)果38-43
• 2.4.1 NaCl溶液中水合物形成體系38
• 2.4.2 混合氣體在純水中水合物形成體系38-43
• 2.5 本章小結(jié)43-44
• 第3章 氣體水合物相平衡實(shí)驗(yàn)研究44-53
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方法44-45
• 3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備45-47
• 3.3 實(shí)驗(yàn)步驟47-48
• 3.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)校驗(yàn)48-51
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)樣品的準(zhǔn)備48
• 3.4.2 NaCl溶液和HCFC141b的比例48
• 3.4.3 溫度和壓力測(cè)量系統(tǒng)可靠性檢驗(yàn)48-51
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果51-52
• 3.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析52
• 3.7 本章小結(jié)52-53
• 第4章 氣體水合物技術(shù)應(yīng)用理論分析53-56
• 4.1 氣體水合物技術(shù)湖鹽開(kāi)發(fā)的理論可行性分析53-54
• 4.2 氣體水合物技術(shù)沼氣凈化的理論可行性分析54-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論與展望56-58
• 1 結(jié)論56
• 2 創(chuàng)新點(diǎn)56
• 3 尚待繼續(xù)解決的問(wèn)題56
• 4 展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-67
• 致謝67-68
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間取得成果(論文、專利、獎(jiǎng)勵(lì))68-69

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