發(fā)布時(shí)間：2020-04-12 18:32

【摘要】：天然氣水合物是一種類似于冰的具有籠型結(jié)構(gòu)的晶體。在低溫和高壓下，由水和天然氣組分形成的冰狀物。這種水合物一旦形成，將會(huì)給天然氣生產(chǎn)造成極為不利的影響，會(huì)導(dǎo)致輸送天然氣管道的嚴(yán)重堵塞，從而造成停工停產(chǎn)，給企業(yè)和國家?guī)順O大的經(jīng)濟(jì)損失。 對(duì)天然氣水合物的研究已經(jīng)成為當(dāng)今世界科學(xué)研究的前沿和熱點(diǎn)，技術(shù)新，難度大，并且存在重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。特別是在水合物生成機(jī)理方面的模擬計(jì)算還沒有得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這在動(dòng)力學(xué)方面顯得尤為重要，因?yàn)樗侵笇?dǎo)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的操作和方法的重要手段。 對(duì)水合物生成過程中的Langmuir方程進(jìn)行了計(jì)算，分析了Langmuir方程在水合物生成過程中的局限性；將動(dòng)力學(xué)成核機(jī)理中的能量變化分為三部分，提出了動(dòng)力學(xué)模型模擬計(jì)算的改進(jìn)方法。計(jì)算出氣體水合物的吸附過程中受溫度和壓力影響的動(dòng)力學(xué)因素——成核臨界半徑。并用動(dòng)力學(xué)方程關(guān)聯(lián)出成核半徑與能量和溫度的關(guān)系。根據(jù)這一計(jì)算方法能得到較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，說明了本方法能較好地計(jì)算出水合物生成的能量變化和臨界半徑。 對(duì)含有動(dòng)力學(xué)抑制劑的水合物體系中的氫鍵，應(yīng)用量子化學(xué)MP2從頭計(jì)算方法在6-31G(d)的基組水平上進(jìn)行幾何優(yōu)化，計(jì)算了水分子之間和抑制劑與水分子之間形成的氫鍵鍵長、電子密度和相互作用能，從量子化學(xué)角度探討了水合物動(dòng)力學(xué)抑制劑的作用機(jī)理，，結(jié)果表明動(dòng)力學(xué)抑制劑與水分子形成的氫鍵明顯強(qiáng)于水分子之間形成的氫鍵，抑制劑通過與水分子形成氫鍵阻止了水合物進(jìn)一步生成。 合成了四種水合物動(dòng)力學(xué)抑制劑，它們分別是：聚丙烯酰胺(PAM)、聚N-乙烯基-N-甲基乙酰胺(PVIMA)、聚甲基丙烯酰胺(PMAM)和乙烯基吡咯烷酮與醋酸乙烯酯(NVP/Vac)的共聚物。實(shí)驗(yàn)過程中新建了一臺(tái)小型的天然氣水合物生成裝置，將動(dòng)力學(xué)抑制劑(PAM、PVIMA、PMAM、NVP/Vac和PVP)加入到水合物生成裝置中，得到了在特定濃度(1wt％)下水合物生成過程中氣體壓力隨時(shí)間變化曲線，并將得到的曲線與純水和一種水合物促進(jìn)劑下的水合物生成時(shí)壓力時(shí)間曲線作了比較，分析動(dòng)力學(xué)抑制劑對(duì)天然氣水合物生成過程的影響。結(jié)果表明動(dòng)力學(xué)抑制劑明顯地延長了水合物成核時(shí)間，降低了水合物的生成速率，在相同的時(shí)間里氣體壓力較沒有添加條件下高，最終減少了水合物生成量。
【圖文】：

2氣體水合物概述天然氣水合物是天然氣與水在一定的條件下形成的類似于冰的籠型水合物(clathratehydrate)，俗稱“可燃冰”。圖1.1是試驗(yàn)合成的天然氣水合物燃燒時(shí)的狀態(tài)。自然界存在的天然氣水合物的主要成分是甲烷和水。

PAM、P以M、PD腳以、D、PDM結(jié)圖
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：P744

【引證文獻(xiàn)】

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1 許維秀;李其京;陳光進(jìn);;天然氣水合物抑制劑研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2006年11期

2 江國業(yè);李玉星;王武昌;;油氣藏流體水合物漿輸送技術(shù)研究進(jìn)展[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2011年06期

3 熊穎;王寧升;許深皓;丁咚;吳平;;天然氣水合物的結(jié)構(gòu)特征及防治措施[J];油氣儲(chǔ)運(yùn);2008年06期

4 王清順;林衛(wèi)紅;李健;徐紹誠;莫成孝;;應(yīng)用DSC技術(shù)評(píng)價(jià)深水鉆井液氣體水合物抑制性[J];鉆井液與完井液;2007年S1期

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1 李輝;升深氣田水合物生成規(guī)律及注醇防凍技術(shù)研究[D];東北石油大學(xué);2011年

2 黃興;水合物對(duì)多孔介質(zhì)滲透性影響的實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2010年

3 畢丹丹;水合物抑制、防聚顯微操作系統(tǒng)及THF、TBAB水合物生長和粘附力研究[D];華南理工大學(xué);2010年

4 劉天樂;海底天然氣水合物地層鉆井用聚合醇鉆井液體系研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2625043