本文關(guān)鍵詞：冰粉生成甲烷水合物實驗與動力學模型研究

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【摘要】：因其資源潛力巨大,天然氣水合物成為了當今能源研究的熱點。自然條件下形成的天然氣水合物主要賦存區(qū)域是深海海洋層和永久凍土區(qū),形成條件主要為低溫高壓。目前對于生成動力學的研究主要是在于零度以上的生成研究,而對于凍土區(qū)域零度以下的生成條件并不適合。相較于冰融點以上的研究,融點以下的研究顯然更為匱乏,實驗表明,由冰生成水合物生成速度更快含氣率更高,對于水合物的儲運也更有參考價值。 本文首先進行了冰粉生成水合物實驗,實驗結(jié)果表明,在實驗壓力條件下(3-10MPa),冰點以下,水合物生成速率對溫度非常敏感。在低溫時,初始壓力對水合物生成速率影響不明顯。SDS對水合物生成促進效果非常明顯。SDS濃度為300ppm時表現(xiàn)出最高的反應速率,反應持續(xù)期最短。進一步說明反應初期具有高籠形反應速率,是提高冰-水合物轉(zhuǎn)化率的關(guān)鍵期。反應后期,由于受擴散控制,反應速率明顯降低,在不改變溫度的情況下,即使補充壓力,也很難進一步快速提高轉(zhuǎn)化率。 基于氣-固反應收縮核模型建立了冰成水合物的動力學模型,該模型建立了球形冰顆粒幾何尺寸與冰顆粒轉(zhuǎn)化率的關(guān)系,從體積擴散反應機理出發(fā),提出了有效擴散系數(shù)的函數(shù)關(guān)系式,描述了微孔隙結(jié)構(gòu)水合物層的有效擴散系數(shù)D隨時間的變動。根據(jù)質(zhì)量守恒與化學反應平衡方程建立濃度分布函數(shù),獲得了冰核半徑與時間的一階微分方程(數(shù)學簡化解析解),并獲得反應轉(zhuǎn)化率與時間數(shù)學關(guān)系。開發(fā)的理論可用于工程計算。 最后,利用實驗測量數(shù)據(jù)及Andrey N. Salamatin等的實驗數(shù)據(jù),計算了甲烷氣體在水合物層的擴散系數(shù)分布曲線,得到了水合物轉(zhuǎn)化率數(shù)值計算結(jié)果,與實驗結(jié)果進行了對比分析,驗證了冰成水合物的多階段反應過程。開發(fā)的理論和程序能用于工程計算并為生成高含氣率的冰粉水合物提供參考。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P744.4

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號：1293830