HCFC-141b致冷剂气体水合物结晶生成过程及其分形生长模型

通过对致冷剂HCFC-141b气体水合物结晶生成过程的显微观测研究,得到了水合物的结晶生成过程微观图像,认为水合物的生成是由于HCFC-141b致冷剂与水在过冷的条件下在界面接触处率先成核,成核诱导与致冷剂的扩散导致水合物不断长大,并呈现出枝状生长的现象.对水合物生成过程中不同阶段的图像进行维数计算,结果表明该水合物结晶生成过程初期属于分形生长,其生长的维数为1.52.应用分形理论,建立了HCFC-141b水合物结晶生长的RIN-DLA (Random Inducement Nucleation-Diffu-sion Limited Aggregation)模型,并对水合物的结晶生成过程进行了计算机模拟,计算并比较了实际图形和模拟图形的维数.     

用激光散射法研究冷冻剂R12水合物的生成动力学

建立了高压混相全透明循环管路装置, 装置中配备有水合物生成器、激光粒度仪和控温系统等, 工作压力可达4 MPa, 用来研究水合物生成动力学行为. 利用激光散射方法, 测定了0.24和0.32 MPa下, 温度为277.1 K 时, 冷冻剂CCl₂F₂, 即R12, 生成水合物的颗粒尺寸和分布, 液体流量范围为300~1400 L/h. 并使用Rosin-Rammler分布分析了所测粒径分布数据. 实验结果表明, 反应初期水相中水合物粒子的直径增加很快, 随着水合物的大量生成, 水相中水合物的浓度不断增加, 水合物颗粒的尺寸逐渐趋于稳定. 在液体流量较大和压力较高的情况下所生成水合物颗粒的浓度较大. 根据物料平衡, 建立了水合物的粒度生长模型, 将水合物生成气消耗量与所生成水合物粒度分布相关联. 基于由粒度生长模型算出的气体消耗量与实测值相近.     

水中悬浮气泡法研究水合物生长动力学

提出了利用测定温度、压力与水中悬浮气泡表面上水合物生长速度的关系, 以获得普遍适用的水合物生成动力学数据的新实验方法. 采用Gibbs自由能差作为反应推动力对所测的甲烷、二氧化碳气泡水合物生长动力学数据进行了关联, 取得了较好的效果. 对实验中发现的新现象进行了描述和解释.     

气体水合物膜生长动力学研究进展

由于大多数水合物客体不溶于水,水相与客体相界面首先形成一层气体水合物膜,气体水合物膜生长是水合物生长的主要形式,研究水合物膜生长规律对于理解水合物生长动力学及进一步开发促进和抑制水合物生长的应用技术具有重要意义.本文综述了近年来气体水合物膜生长形态、横向生长和增厚生长的理论和实验研究进展.首先介绍了不同客体-水体系(包括气/液界面、液/液界面和气-液-液体系)形成的水合物膜生长形态随实验条件的变化规律,然后分别从横向生长和增厚生长两方面总结了水合物膜生长的实验和模型方面的研究工作,阐述了常见的膜生长速率和膜厚度的测量方法,分析了水合物膜生长的传热和传质机理.同时展望了未来水合物膜生长研究的发展方向.     

I型和II型结构气体水合物的记忆效应

利用水合物二次生成实验装置, 采用“定容法”对I型(甲烷、二氧化碳)和II型(丙烷)结构气体水合物的二次生成进行了实验, 研究了不同结构水合物(I型、II型)彼此间的记忆效应, 发现水合物生成过程存在明显的诱导期, I型结构水合物间在二次生成过程中存在着记忆效应. I型与II型结构水合物之间在相互二次生成过程中存在着显著的记忆效应.     

表面活性剂用于促进气体水合物生成研究的进展

天然气水合物被誉为21世纪最具商业开发前景的战略资源,其特殊的笼形晶体结构具有巨大的储气能力,被认为是高效的气体储存器,为气体储运技术提供了一种新思路。本文汇总了通过添加表面活性剂促进气体水合物生成的研究报道,总结了不同表面活性剂如：十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）等对水合物生成促进的具体影响,阐述了表面活性剂作用于水合物生成的机理,认为采用多种添加剂复合的方式可弥补现有的不足,建立含有表面活性剂参数的水合物动力学模型是今后研究的重点。     

在磁场作用下HCFC-141b制冷剂气体水合物的生成过程

通过实验发现不同直径的磁铁磁化铁丝后, 在反应器内形成的特殊的磁场会对HCFC-141b制冷剂气体水合物的生成过程产生显著的影响. 没有磁场作用时, 水合物只在水相中生成. 在磁场影响下, 水合物的生长方向发生改变, 可以先优先向水相或制冷剂相分别生长; 在特殊情况下, 水合物可以在制冷剂相的底部先生成; 水合物的生长区域可以扩展为在水与制冷剂两相中生长. 同时在磁场影响下, 引导时间极大地缩短, 可由9 h减小到最小40 min左右; 生成质量显著增多, 许多情况下水合率可以达到100%. 此外, 测出了磁场强度与引导时间和水合率的关系, 初步得到了一些规律.     

磁场特性与作用方式对HCFC-141b气体水合物生成过程的影响

通过实验研究考察了静态磁场和旋转磁场下磁场特性与作用方式对低压制冷剂HCFC-141b气体水合物生成过程特性影响, 重点研究在不同磁场条件下的气体水合物结晶形态、生成温度和引导时间三个重要因素. 试验结果发现, 适当的旋转磁场对提高水合物生成温度、降低过冷度、减少引导时间、提高生成速度有显著的作用, 使结晶形态混杂致密; 而适当的静态磁场则使水合物形态规整, 有利于提高传热性能.     

13C固体核磁共振测定气体水合物结构实验研究

采用高功率1H去偶结合魔角旋转13C固体核磁共振技术,在低温常压条件下对合成的乙烷和丙烷气体水合物进行了测试,获得了两种纯气体水合物的13C核磁共振谱图,初步建立了固体核磁共振波谱法测定天然气水合物的实验方法.实验表明:乙烷水合物的13C核磁共振谱图中仅有一条谱线(δ7.7),结构类型为sI,且乙烷分子仅填充在大笼中(...     

纳米磁性液体对多元多相体系结晶特性的影响

以HCFC141b气体水合物结晶生成体系为对象,通过实验研究了磁场作用下纳米磁性液体对多元多相体系结晶生成特性的影响.重点研究了互不相容的水相与HCFC141b液相间、水相与气相(水蒸汽与HCFC141b蒸气)间的质量传递现象.结果发现,在旋转磁场作用下,纳米磁性液体能显著增强相间的质量传递和热量传递,使得结晶生成性能包括生成温度、生成速率等得到很大的提高.     

利用两种模型预测多孔介质中气体水合物平衡分解条件

分别利用两种热力学方法(基于逸度相等的方法与基于活度相等的方法)预测了不同多孔介质中气体水合物的平衡分解条件, 对于非水合物相, 逸度方法采用Trebble-Bishnoi (TB)方程, 而活度方法则使用Soave-Redlich-Kwong (SRK)方程, 对于水合物相, 两种方法都利用了van der Waals-Platteeuw模型结合Llamedo等关于毛细管力作用模型来模拟. 两种方法的预测结果与实验结果吻合, 逸度方法的预测效果要好于活度方法.     

基于转化率法研究冰粉生成乙烯水合物的动力学及THF非常规抑制作用

利用压缩因子Z修正理想气体状态方程,得到冰粉生成乙烯水合物过程中冰体积的转化率,并结合Avrami方程与Arrhenius方程研究温度、压力及四氢呋喃等可控因素对冰粉生成乙烯水合物的影响规律和动力学行为.结果表明,乙烯与冰粉反应生成水合物时不存在诱导期,乙烯在冰粉表面快速成核并在一维方向上等速生长.在乙烯初始压力为4.90 MPa,温度在260.05~269.75 K范围内,冰粉合成乙烯水合物活化能E_a=21.28 kJ/mol,温度为269.75 K时,冰粉的最终转化率达19.20%.随着压力(1.98~4.90 MPa)和温度(250.46~269.75 K)升高,冰粉转化率也增加.THF降低了冰粉转化率和转化效率,分子尺寸效应表明THF在冰粉生成乙烯水合物过程中存在非常规抑制作用.     

3A分子筛对四氢呋喃水合物生成过程的影响

用显微镜从微观角度研究了0℃以下常压四氢呋喃-水体系中加入3A分子筛粉后THF水合物的生成过程,结果表明3A分子筛的存在能诱发水合物的成核,促进THF水合物的生成,提高THF水合物的生长速率;有3A分子筛存在时,THF水合物晶体的生长速率介于0．01～0．05gm／s之间;相对于无3A分子筛存在的体系,THF水合物晶体的生长速率提高约4nm／s;在相同条件下,THF水合物晶体长成后大晶体还会发生部分变化和重组。     

丙烷气体水合物合成实验的设计与研究

针对高中化学和大学化学中有关气体水合物的内容,设计了丙烷气体水合物的教学实验。该实验采用简单的方法合成丙烷水合物,操作简单、安全,实验重复性高,可以调动学生的学习兴趣。通过实验,便于学生了解丙烷水合物的物理化学性质、水合物相图的构成及作用。     

可燃"冰"与包合物

可燃"冰"是一种沉睡海底和高寒冻土地带待开发的能源.它储存量大,含能量高,是甲烷类中性分子生成的气体水合物,是一类广泛存在的包合物.这种类型包合物的极限化学式为8X@46H2O.本文就可燃"冰"的发现史、结构特点等辐射到的相关知识做一简单介绍.     

CO_2水合物在砂中生成和分解的核磁共振弛豫响应（英文）

水合物在沉积物中生成和分解的定量和表征对于含水合物沉积物的物理性质的研究有重要意义。基于核磁共振(NMR)技术研究了水合物在砂中的形成和分解行为,以一种简便的方式计量了孔隙空间中各组分的含量,包括气体、液态水和水合物,并确定了水合数。在水合物形成和分解过程中试样的弛豫行为并没有发生突变,此外,对于含或不含水合物的试样,平均对数T_2时间都与含水量成比例关系,直接的解释是液态水始终保持与颗粒表面的接触,弛豫主要发生在颗粒表面,表明水合物以孔隙填充或胶结的形式而不是颗粒涂层的方式存在。     

十二烷基硫酸钠对甲烷水合物生成过程影响研究

根据甲烷水合物含气率高、分解速度慢等特性,提出利用高压注水技术和表面活性剂促进作用促使矿井瓦斯水合化以预防煤与瓦斯突出的思路。进行了3·6~12℃、7·82~12·26MPa条件下两种浓度体系(10mmol/L和0·3mmol/L)中十二烷基硫酸钠(SDS)对甲烷水合物作用效果的实验研究,结合水合物诱导时间、生成速度及含气率等计算对实验数据进行了分析,并运用表面张力法测得8℃时SDS溶液的临界胶束浓度(CMC)为2·5mmol/L。结果表明,高浓度体系对水合物生成速度、含气率的影响较之低浓度体系的更强,但是低浓度体系中水合物生成的诱导时间却较短,表面活性剂溶液浓度超过其CMC后对水合物的生成影响显著。     

天然气水合物研究进展

本文介绍了天然气水合物研究的历史和现状, 天然气水合物的结构, 它在冻土地带和海洋底部地表层的形成过程, 它对石油天然气工业的影响以及抑制生成天然气水合物的方法。介绍了天然气水合物作为潜在能源的巨大优势以及它对地球气候变化--温室效应的潜在危险性。     

天然气水合物浆体分解对其在垂直管中流动特性影响的研究

针对天然气水合物浆体开采提升过程中水合物分解的问题,采用Euler多相流模型以及Finite-Rate/Eddy-Dissipation模型对天然气水合物浆体垂直管输的固-液两相流动以及气-液-固三相流流动特性进行研究。结果表明,受天然气水合物分解产生的气体影响,天然气水合物颗粒的速度分布、体积浓度分布均随高度的变化呈现出波动-均匀-波动的规律;水合物分解对浆体管道运输具有减阻作用,并提出天然气水合物浆体分解工况下,其流动速度不应低于3m·s~(-1);通过对管道的阻力特性分析,拟合出水合物分解下的水力提升阻力损失与流速的关系式,为天然气水合物浆体管道的经济提升参数提供指导。     

气体分子对甲烷水合物稳定性的影响

通过B3LYP方法, 在6-31G(d,p)水平下, 分别优化了结构I型甲烷水合物十二面体和十四面体晶穴结构. 结果表明, CH4分子使晶穴的相互作用能降低, 增强了晶穴的稳定性. 计算了晶穴中甲烷分子C—H键的对称伸缩振动频率, 计算结果与实验值相符合. 研究发现CH4分子影响晶穴中氧原子的电荷分布, 从而增强了氢键的稳定性. 通过分子动力学方法研究水合物晶胞中气体分子的占有率对水合物稳定性的影响, 进一步说明气体分子对水合物晶穴稳定性的重要作用.