甲烷水合物形成促进技术实验研究

实验研究了液态烃(环戊烷和甲基环己烷)对甲烷水合物形成条件的影响,测试结果表明液态烃降低了甲烷水合物的形成压力,并改变了形成水合物的结构。实验研究了促进剂(液态烃和表面活性剂)对水合物形成诱导时间和生长过程的影响,结果表明液态烃和表面活性剂降低了水合物形成的诱导时间,提高了水合物形成速度;而且表面活性剂提高了水合物形成过程中的耗气量,并改变了水合物形成机理。     

天然气水合物快速合成可视化实验研究

水合物法储运天然气技术在安全、高效储运天然气方面极具应用潜力,其中甲烷水合物合成动力学又对该技术的发展至关重要。为此,实验研究了十二烷基硫酸钠(SDS)浓度以及初始压力、初始温度对四氢呋喃(THF)+SDS组合溶液中甲烷水合物合成动力学的影响规律。研究表明,SDS的加入显著地改善了水合物合成速率和最终气体吸收量,但随着SDS浓度增加动力学促进效果逐渐减弱,即存在动力学效果最佳的SDS浓度。此外,SDS不但加速了水合物的生长,而且随SDS浓度增加水合物的生长模式也由优先气相转变为优先液相。最后发现,甲烷水合物最终气体吸收量随初始压力和初始温度升高而增加,合成速率随初始压力升高而增加随初始温度升高而减小。     

二氧化碳-甲烷混合气体水合物四相区实验研究

以水合物的形式封存CO₂和置换海底的天然气（CH₄）水合物需要对CO₂-CH₄混合水合物的四相平衡状态及数据有清楚的了解。本文通过实验和模型计算对不同组分的CO₂-CH₄混合水合物的较高四相区（Q2）相平衡进行了测定和表述。实验温度范围为273.16～297 15 K,压力范围分为0～10 MPa。四相区的温度压力范围分别是283.51到287.04 K和4.74到8.37 MPa,甲烷的摩尔组份为0～0.225。结果揭示了相平衡温度和压力随着甲烷组分而变化情况以及四相区的范围和临界点,同时还给出了CO₂-CH₄混合气体水合物在四相状态下的融化开始和融化结束点。实验结果与热力学模型计算得出的CO₂-CH₄混合气体水合物相平衡结果进行比较,两者很好吻合,四相平衡区域的存在范围得以明确。     

显微激光拉曼光谱原位观测甲烷水合物生成与分解的微观过程

采用显微激光拉曼光谱技术对高压透明毛细管中甲烷水合物的生成与分解的微观过程进行了原位观测,初步探讨了甲烷水合物笼型结构的变化规律.结果表明,甲烷水合物在生成过程中,甲烷分子的拉曼峰(2 917 cm-1)逐渐分裂为两个峰(2 905和2 915 cm-1),表明溶解态甲烷分子从单一的化学环境进入了两个有差异的化学环境中...     

Span80促进甲烷水合物生成动力学研究

促进水合物快速生成是天然气水合物技术产业化的关键,表面活性剂作为水合物生成的促进剂,对其动力学促进作用进行研究十分必要.本文在已有的天然气水合物储气实验台上,利用高压反应釜,在温度为(274.15±0.10)K,压力为(8.30±0.10)MPa条件下研究了非离子表面活性剂失水山梨醇单油酸酯(Span 80)存在下的甲...     

甲烷水合物成核过程的实验研究进展(特邀)

甲烷水合物(可燃冰)作为一种储量巨大、分布广泛的清洁能源而备受关注.围绕甲烷水合物的开采、以固态水合物形式储运天然气和氢气等问题开展基础科学研究,具有重要的科学意义和应用价值.成核过程是甲烷水合物形成的关键第一步,由甲烷、水分子形成团簇并逐渐演化形成水合物的微观过程.然而,由于缺乏在高压环境下研究成核微观过程的有效实验...     

NMR研究甲烷水合物在中孔SBA-15内的生成

利用自行研制的高压釜和原位高压核磁共振研究了甲烷水合物在具有孔径均一的中孔SBA-15中的形成过程. 结果发现在静止的状态下,甲烷在中孔SBA-15内与水也能生成甲烷水合物,但其形成所需要的诱导时间比在纯水的条件下要短,SBA-15可促进甲烷水合物的形成;原位高压¹H和¹³C NMR研究表明即使甲烷过量,在一定压力下,SBA-15孔道内的水也不能完全形成甲烷水合物.     

甲烷水合物的固体核磁共振碳谱与激光拉曼光谱研究

甲烷水合物（CH₄·nH₂O）是主要由甲烷和水分子构成的冰状笼型化合物,在自然界储量巨大．固体核磁共振（NMR）波谱和激光拉曼光谱是在分子水平分析甲烷水合物的重要手段．该文利用低温固体核磁共振碳谱（¹³C NMR）对合成的甲烷水合物结构进行了研究,分别使用¹³C交叉极化（¹³C CP）和高功率质子去偶（¹H HPDEC）2种脉冲程序采集甲烷水合物的¹³C NMR谱图,结合实验结果分析及理论推导可知,使用¹H HPDEC方法得到的¹³C NMR谱图信号更强,更利于定量分析;甲烷气体与冰粉合成的甲烷水合物为I型,其大笼和小笼占有率分别为0.988和0.824,水合数为6.07;甲烷气体与SH2站位沉积物和冰粉合成的甲烷水合物也为I型,其大笼和小笼占有率分别为0.987和0.887,水合数为5.98;SH2站位沉积物使合成的甲烷水合物的小笼占有率提高、水合数降低、水合物饱和度提高．激光拉曼光谱结果证实了上述结果的准确性．该文为甲烷水合物测试提供了重要的方法参考．     

用分子动力学模拟甲烷水合物热激法分解

用分子动力学模拟方法研究甲烷水合物热激法分解，系统地研究注入340 K液态水的结构Ⅰ型甲烷水合物的分解机理.模拟显示水合物表层水分子与高温液态水分子接触获得热能，分子运动激烈，摆脱水分子间的氢键束缚，笼状结构被破坏.甲烷分子获得热能从笼中挣脱，向外体系扩散.热能通过分子碰撞从外层传递给内层水分子，水合物逐层分解.对比注入277K液态水体系模拟结果，得出热激法促进水合物分解. 关键词： 甲烷水合物 分子动力学模拟 热激法     

水流动强化天然气水合物降压分解研究

降压法被认为是最经济可行的天然气水合物开采方法,但开采后期驱动力不足、甚至产生水合物的二次生成,因此其应用受到限制。本文将降压法与水流动结合提升水合物分解驱动力,研究不同降压模式和水流动对天然气水合物分解特性的影响。发现当降压结合水流动时,压降为水合物分解提供初始驱动力,且压降越大水合物分解驱动力越大。同时水流动能够加快传热传质过程,为水合物分解提供额外的驱动力。在快速降压结合水流动模式中,较高背压下水流动为水合物分解提供主要的驱动力;在梯度降压结合水流动模式中,降压和水流动共同为水合物提供分解驱动力,对水合物分解的促进作用更加显著。     

Study on Hydrate Production Behaviors by Depressurization Combined with Brine Injection in the Excess-Water Hydrate Reservoir

Depressurization combined with brine injection is a potential method for field production of natural gas hydrate, which can significantly improve production efficiency and avoid secondary formation of hydrate. In this work, the experiments of hydrate production using depressurization combined with brine injection from a simulated excess-water hydrate reservoir were performed, and the effects of NaCl concentration on hydrate decomposition, temperature change, and heat transfer in the reservoir were investigated. The experimental results indicate that there is little gas production during depressurization in a excess-water hydrate reservoir, and the gas dissociated from hydrate is trapped in pores of sediments. The high-water production reduces the final gas recovery, which is lower than 70% in the experiments. The increasing NaCl concentration only effectively promotes gas production rate in the early stage. The final cumulative gas production and average gas production rate have little difference in different experiments. The NaCl concentration of the produced water is significantly higher than that which is in contact with hydrate in the sediments because the water produced by hydrate decomposition exists on the surface of undissociated hydrate. The high concentration of NaCl in the produced water from the reactor significantly reduces the promoting effect and efficiency of NaCl solution on hydrate decomposition. The injection of NaCl solution decreases the lowest temperature in sediments during hydrate production, and increases the sensible heat and heat transfer from environment for hydrate decomposition. The changes of temperature and resistance effectively reflect the distribution of the injected NaCl solution in the hydrate reservoir.     

天然气水合物藏裂缝注热的数值模拟研究

天然气水合物因其能量密度大、储量丰富、无污染等特点而被认为是一种新型的替代能源,如何提升天然气水合物储层渗透率是实现其商业化开采的关键.本研究提出使用人工压裂技术在水合物储层中形成裂缝网络,然后再将高温水注入储层来提升储层渗透率,并对沿裂缝注水过程进行了数值模拟.结果表明:人工压裂后,注入储层的热水能够到达储层深处,形...     

多孔介质水合物中储存二氧化碳的实验研究

为了研究多孔介质中CO₂水合物的生成速率和储气量,利用1.8 L的水合反应釜研究了孔隙为13.8 nm和26.7nm的石英砂中CO₂水合物的生成过程,结果表明:孔径为26.7 nm石英砂中,1 m³的石英砂可以储存64.4 m³标准状况的二氧化碳气体,平均生成速率为0.001703 mol/min;孔径为13.8 nm石英砂中,1 m³的石英砂可以储存118.8m³标准状况的二氧化碳气体,平均生成速率为0.001803 mol/min;在多孔介质孔径范围为13.8 nm至26.7 nm之间时,粒径越小,储气量越大。     

TBAB‐CO2水合物形成过程的微观实验

四丁基溴化铵（TBAB）半笼型水合物在二氧化碳（CO₂）捕集和封存技术中具有巨大的发展与应用潜力。由于晶体结构的复杂性,TBAB半笼型水合物的动力学过程尚未得到充分的研究。为了解TBAB半笼型水合物在储气方面的动力学特性,实验采用原位激光拉曼技术和多晶粉末X射线衍射仪（PXRD）对nCO₂·TBAB·26H₂O和nCO₂·TBAB·38H₂O水合物的光谱特征进行了鉴别与分析,利用原位激光拉曼技术考察了CO₂分子分别进入2种晶体结构的动力学过程。研究结果表明,2种晶体结构的拉曼光谱具有较高的相似性,值得注意的是nCO₂·TBAB·26H₂O中位于1 309.5和1 326.9 cm-1的拉曼峰为TBA+阳离子中C-C键的变形振动峰,在nCO₂·TBAB·38H₂O水合物中峰基本不发生改变,但半峰宽降低,峰形也变得相对清晰;同时,nCO₂·TBAB·26H₂O中位于1 446.6和1 458 cm-1的拉曼峰为TBA+阳离子中C-H键的剪切振动峰,在nCO₂·TBAB·38H₂O水合物中分别向左、右两边发生了位移,峰形的重叠度也随之下降。依据上述2处拉曼光谱特征可以对2种晶体结构进行辨别。通过PXRD图谱可以发现2种晶体结构的衍射图谱存在着比较明显的差距。nCO₂·TBAB·26H₂O晶体属于四方晶系,空间群(P4/m),而nCO₂·TBAB·38H₂O属于正交晶系,空间群(Pmma)。图谱中2θ=8.406°和10.941°分别为nCO₂·TBAB·38H₂O的(200)和(220)晶面的特征峰,而2θ=5.976°和6.969°分别为nCO₂·TBAB·26H₂O的(012)和(003)晶面特征峰,可以用来判别样品中水合物的晶体结构。在原位拉曼测量过程中,nCO₂·TBAB·26H₂O和nCO₂·TBAB·38H₂O分别在已经合成好的TBAB·26H₂O和TBAB·38H₂O水合物表面形成。在276 K,2 MPa条件下,气相中的CO₂分子分别进入2种晶体结构中用于储气的512笼形结构,在1 275.4和1 379.3 cm-1处形成特征峰并逐渐增长。实验以2种TBAB水合物位于1 110.3 cm-1的拉曼峰作为参考,比较了CO₂在水合物中的增长速率。研究发现在反应初期的75 min内CO₂在2种水合物中的含量基本保持线性增长且上升速率的差别不大。由于测量点位于水合物表面,受气体在水合物中扩散的阻力较小同时2种TBAB水合物均采用512笼形结构储气导致了储气速率相近。以上的微观晶体结构研究结果对TBAB水合物法捕集和封存CO₂技术应用具有重要的意义。     

光谱法研究Ni[(C_4H_9O)_2PS_2]_2与氮碱的加合反应

用光谱法研究了Ni[(C4 H9O) 2 PS2 ]2 (NiL2 )与吡啶、4 甲基吡啶、3,5 二甲基吡啶、2 ,4 二甲基吡啶和 2 ,4,6 三甲基吡啶 ,温度为 32℃时在乙醇溶剂中的加合反应。B(2 ,4 二甲基吡啶和 2 ,4,6 三甲基吡啶 )只能与NiL2 生成一种 1∶2的六配位加合物NiL2 ·B2 ,其他氮碱与NiL2 生成 1∶1的五配位NiL2 ·B和 1∶2的六配位NiL2 ·B2 两种加合物。所有五配位NiL2 ·B和六配位NiL2 ·B2 加合物的吸收光谱分别由NiNS4 和NiN2 S4 发色基团所产生。实验测定了加合反应的平衡常数lgβn 和加合反应分子数n ,lgβn 随氮碱分子碱度pka增加而增大 ,且可以用经验公式来描述 :lgβ1=- 0 186 +0 35 2pKa ;lgβ2 =3 16 +0 0 83pKa     

0212型Ca3Cu2O4+δCl2-y化合物高温高压合成与研究

 利用“顶角氧掺杂”机制，即以二价氧部分替代顶角一价氯，用Ag₂O做氧源，在高温高压下制备了单相的Ca₃Cu₂O_4+δCl_2-y样品。X射线衍射分析发现，随着Ag₂O含量的增加，Ca₃Cu₂O_4+δCl_2-y样品的晶格常数a逐渐变小，c逐渐增大，体现了空穴掺杂的本质。进行了电阻率和磁化率测量，没有发现超导性，可能是空穴载流子没有达到合适的浓度所致。     

电子被等电子分子的散射总截面的研究

讨论等电子分子的分子 (电子数Ne=10 :HF ,H2 O ,NH3,CH4 ;Ne=14:N2 ,CO ,HCN ,C2 H2 ;Ne=18:HCl,CH3F ,H2 S ,SiH4 ,C2 H6)被电子散射的总截面与其键长、键角之间的关系 ,得到了利用键长、键角计算电子被分子散射总截面经验公式 ,并与已有的拟和公式、经验公式的计算结果进行了比较     

He/C3H8(60/40)气体增益的实验研究

利用正比计数管测量了氦基混合气体He/C3H8(60/40)在55Fe 5.9keV X射线下的气体增益，并对气体增益随高压、温度、气压及气体比分的变化作了研究. 作为比较还对He/CH4(60/40)及Ar/CO2/CH4(89/10/1)混合气体进行了相应的测量.     

Gas Chromatography Analysis of Discharge Products in N2‐CH4 Gas Mixture at Atmospheric Pressure: Study of Mimic Titan's Atmosphere

In this paper, we report presence of various organic products formed in a flowing atmospheric glow discharge fed by gas mixture containing 1‐5 % of methane in nitrogen, which mimics the Titan's atmosphere. Gaseous products from the discharge exhaust were analysed by Gas Chromatography with Mass Spectrometry (GC‐MS). The experimental results revealed C₂H₂, HCN, and CH₃CN as the major products. Various hydrocarbons and nitriles were the other determined gaseous products. Whilst many of these compounds have been predicted and/or observed in the Titan atmosphere, the present plasma experiments provide evidence of both the chemical complexity of Titan atmospheric processes and the mechanisms by which larger species grow prior to form the dust that should cover much of the Titan's surface. (© 2015 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Powder x-ray diffraction and Rietveld analysis of (C_2H_5NH_3)_2CuCl_4

Structural properties of the organic-inorganic hybrid(C_2H_5NH_3)_2CuCl_4 have been investigated by means of x-ray powder diffraction and Rietveld analysis. A structural phase transition from Pbca to Aba2 occurs at T_4= 240 K, which results in a paraelectric–ferroelectric phase transition. The release of the Jahn–Teller distortion with increasing temperature toward T_4 is revealed by the structural analysis.