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.     

R12 hydrate formation kinetics based on laser light scattering technique

Gas hydrates are non-stoichiometric crystalline compounds of water with gas at a certain temperature and pressure. Compared to the thermodynamics of hydrate formation, our knowledge on the kinetics aspect is rather immature. It is well known that the kinetics of hydrate formation/dissociation plays an important role in many industrial cases, such as the exploitation of methane hydrate underground, the storage and transportation of natural gas in solid hydrate state, the inhibition of hydrate i…     

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。     

甲烷水合物膜生长动力学研究

采用水中悬浮气泡法测定了温度为273.4～279.4 K、压力为3.60～11.90 MPa范围内甲烷微小气泡表面水合物膜生长动力学数据. 应用无因次Gibbs自由能差(－ΔG^exp/RT)作为推动力, 提出了具物理意义的水合物膜生长动力学模型, 并回归得到甲烷水合物膜生长动力学反应级数为1.60, 表观活化能为55.95 kJ•mol^－1, 指前因子为1.65×10¹¹ mm²•s^－1. 同时考察了温度和压力对甲烷水合物膜生长速率的影响.     

多元气-液-固复杂体系相平衡

石油流体中含有气相、液相及可能遇到的固相包括水合物、石蜡和沥青质等,涉及多元气-液-固复杂体系的相平衡问题.为防止这些沉积物堵塞造成安全隐患,需要确定水合物、石蜡、沥青质沉积起始条件以及沉积量.本文针对化学热力学理论在含水合物、石蜡和沥青质的多元-多相平衡研究中的应用进行了综述.水合物相平衡模型较为成熟,主要有两类,其一为基于等温吸附理论的van der Waals-Platteeuw型热力学模型;其二为基于双过程水合物生成机理的Chen-Guo水合物热力学模型.石蜡沉积一般采用活度系数法、状态方程法及多固相模型描述.沥青质絮凝、沉积则可采用溶解度参数模型、状态方程法、胶体模型和标度理论模型进行计算.同时对多元气-液-固复杂体系的相平衡研究发展方向进行了展望.     

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.     

水合物防聚剂多相流管线中初步应用技术研究

本文围绕新型水合物化学抑制剂（防聚剂）在海上油气田现场应用过程中将遇到的管道输送工艺设计技术问题开展研究。首次以海上凝析油气田现场采集的油、水和按天然气组分配置的气体为实验介质,加入国内自主研制的水合物防聚剂,在水平透明实验环道上进行了水合物浆液流动压降实验。通过分析实验结果并借助液固两相流有关理论,初步建立了水合物浆...     

加入防聚剂后水合物浆液流动规律实验研究

本文围绕新型水合物化学抑制剂在海上油气田现场应用过程中将遇到的管道输送工艺设计技术方面的问题开展实验研究,首次以海上凝析油气田现场采集的油、水和按组分配置的天然气为实验介质,加入国内自主研制的水合物防聚剂,在内径25.4 mm、长为20 m的水平环道上进行了水合物浆液流动模拟实验,并结合利用柴油进行实验所得结果.总结分析了耗气量、浆液流量和压降等参数随反应时间的变化规律,对新型水合物化学抑制剂在油田现场应用中的管道工艺设计具有指导意义.     

互穿结构及混合配体对金属-有机骨架材料分离性能的影响

在以前的工作中, 我们利用蒙特卡洛和分子动力学模拟计算了具有互穿性结构及混合配体的金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)分离CH₄/H₂的吸附选择性及扩散选择性. 研究了材料的互穿结构及混合配体对材料用于分离CH₄/H₂性能的影响. 在本工作中, 我们将以前的工作进行了扩展, 详细研究了材料的互穿结构及混合配体对材料用于分离CO₂/CH₄, CO₂/N₂和CO₂/H₂等含有CO₂的气体混合物性能的影响. 此外, 为了进一步阐明材料的结构对于其分离性能的影响, 我们亦研究了材料用于分离CH₄/H₂及CH₄/N₂. 从我们的结果可以看出, 相比无互穿结构的MOFs材料, 具有互穿结构的MOFs材料对所研究的所有混合气体的渗透选择性明显提高. 这是因为具有互穿结构的MOFs材料对混合气体的吸附选择性明显高于无互穿结构的MOFs材料. 结果表明, 如果将材料作为膜用于气体混合物分离, 使材料产生互穿结构是提高材料分离性能的一个很好的策略.     

生物金属-有机骨架材料中药物吸附及扩散的分子模拟研究

选用了三种bio-MOFs （bio-MOF-1,bio-MOF-11,bio-MOF-100）材料,采用蒙特卡罗和分子动力学模拟研究了布洛芬分子在bio-MOF材料中的吸附和扩散性质. 结果发现,bio-MOF材料结构对药物分子布洛芬的吸附及扩散有很大影响. 其中,孔径控制着客体分子布洛芬的进入及扩散; 孔隙率大小与布洛芬的吸附量及自扩散系数大小成正比. 静电作用力对布洛芬分子的吸附有较小的促进作用. 另外还研究了布洛芬分子在MOF材料中的最佳吸附位及最优构型,发现布洛芬分子优先吸附在金属角落处,以及不同材料其吸附的布洛芬分子最优构型是不一样的.