低浓度煤矿抽采瓦斯水合分离相平衡热力学实验研究

论文摘要

瓦斯水合物的相平衡条件测定是水合物研究的基本手段,能够为水合物的应用提供基本物性数据。且水合分离法是一种新型瓦斯分离方法,具有分离条件温和、分离效率高等特点,研究和应用前景广阔。水合物快速稳定生成是该方法实现工业化应用的关键,添加化学促进剂是加快水合物生成的有效手段,因此本文深入研究了热力学促进剂四氢呋喃（THF）和四氢呋喃（THF）、十二烷基硫酸钠（SDS）复配溶液对低浓度瓦斯水合分离的影响,并对作用机理进行了探讨。本文利用可视化水合物装置,首先研究了不同浓度瓦斯气样的9个实验体系中瓦斯水合物生成相平衡参数,通过改进的Chen-Guo模型计算值和实验值比较发现,THF能够有效改善瓦斯水合物生成热力学参数,且THF浓度为0.90 mol·L-1时,改善效果较好。同时研究了THF、THF-SDS复配体系对CH4浓度分别为7.8%、17.3%和24.7%的瓦斯气样水合分离效果影响,结果发现THF浓度越高,CH4分配系数越大,而THF-SDS复配体系中,SDS浓度越高,分离效果越差,当THF、SDS溶液浓度分别为0.90mol·L-1、0.20mol·L-1时,CH4最高分配系数可分别达到2.28、2.39和2.45,分离产物中CH4提纯浓度分别为13.84%、30.01%和36.88%。本文针对多组分的煤矿瓦斯气体生成水合物的相平衡参数进行了测定,并研究了添加促进剂对瓦斯水合分离过程的影响,共进行了30组实验,获得了大量的实验数据、图像资料,得到了不同组分浓度瓦斯气体形成水合物的相平衡参数,得出了THF和THF、SDS促进剂体系对瓦斯水合分离过程的影响规律,为瓦斯水合化分离提纯和固化储运工业化应用奠定了基础。该论文有图28幅,表7个,参考文献72篇。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 目的和意义
• 1.3 主要研究内容及特色
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究特色
• 1.4 文章结构
• 2 文献综述
• 2.1 瓦斯水合物概述
• 2.1.1 气体水合物基本概念
• 2.1.2 瓦斯水合物及其研究现状
• 2.2 瓦斯水合分离方法研究概述
• 2.2.1 瓦斯水合分离机理
• 2.2.2 瓦斯水合分离方法研究现状
• 2.3 水合物相平衡热力学研究进展
• 2.4 本章小结
• 3 理论基础
• 3.1 水合物生成相平衡热力学理论
• 3.1.1 水合物相平衡测定方法
• 3.1.2 水合物相平衡预测数学模型
• 3.2 本章小结
• 4 瓦斯水合分离相平衡热力学实验系统
• 4.1 实验系统
• 4.1.1 可视高压反应釜
• 4.1.2 温度调控与测定系统
• 4.1.3 压力调控与测定系统
• 4.1.4 数字图像摄录系统
• 4.1.5 气相色谱分析系统
• 4.1.6 实验数据采集系统
• 4.2 实验试剂
• 4.3 实验步骤
• 4.3.1 实验过程
• 4.3.2 水合物生成相平衡条件的确定
• 4.3.3 水合分离气相和水合物相组分测定
• 4.4 本章小结
• 5 THF 对瓦斯水合分离相平衡热力学作用
• 5.1 THF 对低瓦斯水合物生成相平衡热力学参数影响
• 5.1.1 实验体系概述
• 5.1.2 实验结果与分析
• 5.1.3 结论
• 5.2 本章小结
• 6 THF 及 THF、SDS 复配体系对瓦斯水合分离效果影响研究
• 6.1 实验体系概述
• 6.2 实验结果与分析
• 6.2.1 THF 浓度对瓦斯水合分离效果影响
• 6.2.2 THF、SDS 复配溶液对瓦斯水合分离效果影响
• 6.2.3 结论
• 6.3 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 学位论文数据集
• 摘要
• Abstract