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气体水合物添加剂性能研究

作　者: 龙飞
导　师: 樊栓狮
学　校: 华南理工大学
专　业: 能源环境材料及技术
关键词: 四氢呋喃水合物促进剂抑制剂诱导期
分类号: P744.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

四氢呋喃(THF)溶液测试法是气体水合物添加剂评价方法之一。本文分别用不同方法研究了高吸水性树脂(SAP)、类沸石金属有机骨架物质(ZIFs)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、黄原胶(XTG)和自制抑制剂(GHI)对THF溶液形成水合物的影响,研究结果如下:(1)在持续降温过程中分别加有0.004%和0.03%(质量百分比)的SAP的THF溶液最先反应完全,诱导期分布范围分别为16～29min、14～31min;而THF溶液反应较慢,诱导期范围为25～62min;通过对比加有SAP和未加SAP的THF溶液形成水合物过程的照片,发现SAP没有改变水合物的形态;(2)ZIFs对静态THF溶液形成水合物的影响效果不明显,造成这种结果的原因为:(A)静态体系形成水合物的随机性;(B)ZIFs不能很好的悬浮在溶液中,静置时间太长会沉淀在瓶子底部。ZIFs对四氢呋喃溶液形成水合物的影响需要进一步研究确定;(3)在降至-7.0℃恒温过程中,对静态THF溶液形成水合物进行的五次测试的诱导期分别为7.72h、10.07h、6.57h、4.88h和>13.00h,水合的最高温度在3.4～3.5℃之间;而THF-PVP(0.5%)溶液的诱导期分别为1.04h、0.82h、5.57h、0.86h和0.97h,THF-PVP(1.0%)溶液的诱导期分别为0.95h、1.78h、2.24h、0.73h和0.95h,THF-PVP(2.0%)溶液的诱导期分别为1.30h、0.87h、2.39h、0.72h和0.90h,它们水合的最高温度在3.5～3.8℃之间;(4)动态的THF-XTG(0.01%)溶液体系在降至-3.0℃恒温过程中形成水合物的诱导期为0.42～0.47h,而相同条件下THF溶液的诱导期为0.26h;(5)在降至-2.0℃恒温过程中,对十五种GHI进行了筛选,发现GHI(1)抑制效果最好,当添加量为2.0%时,两次测试的诱导期均大于22.04h;其次抑制效果较好的为GHI(3),第一次测试中添加2.0%时诱导期最长,为7.22h,第二次测试中添加0.8%时诱导期最长,为7.36h;剩余十三种GHI效果较差,最长诱导期都小于6h。本文最后设计了多釜式空气浴水合物抑制剂评价装置,用于高压下气体水合物抑制剂的评价。该装置可以实现多个反应釜在在相同压力、温度下反应,可以大大减小实验的偶然性误差;操作简单,可以快速筛选抑制剂和确定其最佳用量。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-28
  1.1 气体水合物简介  12-13
  1.2 气体水合物研究涉及的领域  13-16
    1.2.1 自然界天然气水合物的开发  13
    1.2.2 气体水合物技术  13-14
    1.2.3 管道流动安全  14-16
  1.3 气体水合物添加剂及其评价方法  16-26
    1.3.1 促进剂  16-19
    1.3.2 抑制剂  19-24
    1.3.3 添加剂评价方法  24-26
  1.4 本文研究意义与内容  26-28
    1.4.1 本文研究意义  26-27
    1.4.2 本文研究内容  27-28
第二章高吸水性树脂促进THF溶液形成水合物的研究  28-35
  2.1 前言  28
  2.2 原料和仪器  28-29
    2.2.1 原料  28
    2.2.2 仪器  28-29
  2.3 实验过程  29-30
  2.4 实验结果与讨论  30-33
    2.4.1 诱导期的定义  30
    2.4.2 SAP对THF水合物诱导期的影响  30-32
    2.4.3 SAP对THF水合物形态的影响  32
    2.4.4 SAP促进水合物形成的机理分析  32-33
  2.5 本章小结  33-35
第三章类沸石金属有机骨架物质对THF溶液形成水合物的影响研究  35-40
  3.1 前言  35-36
  3.2 原料和仪器  36
    3.2.1 原料  36
    3.2.2 仪器  36
  3.3 实验过程  36
  3.4 实验结果与讨论  36-39
    3.4.1 实验结果  36-39
    3.4.2 结果讨论  39
  3.5 本章小结  39-40
第四章 PVP促进THF溶液形成水合物的研究  40-45
  4.1 前言  40
  4.2 原料和仪器  40-41
    4.2.1 原料  40
    4.2.2 仪器  40-41
  4.3 实验过程  41
  4.4 实验结果与讨论  41-44
    4.4.1 实验结果  41-44
    4.4.2 结果讨论  44
  4.5 本章小结  44-45
第五章黄原胶抑制THF溶液形成水合物的研究  45-49
  5.1 前言  45
  5.2 原料和仪器  45-46
    5.2.1 原料  45-46
    5.2.2 仪器  46
  5.3 实验过程  46
  5.4 实验结果与讨论  46-47
    5.4.1 实验结果  46-47
    5.4.2 结果讨论  47
  5.5 本章小结  47-49
第六章 GHI抑制THF溶液形成水合物的研究  49-53
  6.1 前言  49
  6.2 原料和仪器  49
    6.2.1 原料  49
    6.2.2 仪器  49
  6.3 实验过程  49-50
  6.4 实验结果与讨论  50-52
    6.4.1 实验结果  50-52
    6.4.2 结果讨论  52
  6.5 本章小结  52-53
第七章多釜式空气浴水合物抑制剂评价装置的设计  53-57
  7.1 前言  53-54
  7.2 多釜式空气浴水合物抑制剂评价装置的设计  54-55
  7.3 多釜式空气浴水合物抑制剂评价装置的操作步骤  55
  7.4 多釜式空气浴水合物抑制剂评价装置的原理  55
  7.5 多釜式空气浴水合物抑制剂评价装置的特点  55-56
  7.6 本章小结  56-57
结论  57-59
参考文献  59-71
攻读硕士学位期间取得的研究成果  71-72
致谢  72

气体水合物添加剂性能研究

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