SDS溶液与树脂复配体系下天然气水合物生成分析

SDS溶液与树脂复配体系下天然气水合物生成分析刘嘉琪张杰潘振摘要:使用3种不同极性的大孔吸附树脂与不同质量浓度SDS溶液复配的体系进行天然气水合物生成实验,探究极性作用与毛细作用对天然气水合物生成的影响。结果表明:树脂极性吸附能力能够导致体系压强的变化,极性越强,压降曲线的斜率也就越大,水合物生成速率也就越快。影响水分子迁移方向的主要因素是毛细作用与树脂极性,溶液表面张力越大,体系内产生的毛细作用也就越强,对水分子的驱动也就越强;极性越强,水分子与天然气气体分子越容易在树脂周围聚集,也就越容易生成水合物。天然气水合物在反应釜壁面处产生的毛细作用大于溶液内部颗粒之间的毛细作用和树脂极性作用之和,水分子的迁移主要发生在反应釜壁面处。同时树脂的极性与颗粒间的毛细力共同作用会产生棒状水合物,极性作用越强棒状水合物的生成量也就越多。关键词:压降曲线;生成位置;棒状水合物;极性作用;毛细作用:TE89文献标识码:A:1671-0460(2020)10-2230-05Abstract:NaturalgashydrateformationexperimentswereperformedusingsystemsofthreetypesofmacroporousadsorptionresinswithdifferentpolaritiesanddifferentconcentrationsofSDSsolutiontoinvestigatetheinfluenceofpolarandcapillaryeffectongashydrateformation.Theresultsshowedthat,thepolaradsorptioncapacityoftheresincouldcausethepressureofthesystemtochange,thestrongerthepolarity,thegreatertheslopeofthepressuredropcurve.Themainfactorsaffectingthemigrationdirectionofwatermoleculeswerethecapillaryactionandthepolarityoftheresin,thegreaterthesurfacetensionofthesolution,thestrongerthecapillaryactiongeneratedinthesystemandthestrongerthedriveforwatermolecules;Thestrongerthepolarity,theeasieritwasforwaterandnaturalgasmoleculestogatheraroundtheresin,andtheeasieritwastoformhydrates.Thecapillaryeffectonthewallofthereactorwasgreaterthanthesumofthecapillaryeffectbetweenthepsinsidethesolutionandthepolarityoftheresin,themigrationofwatermoleculesmainlyoccurredatthewallofthereactor.Simultaneously,thepolarityoftheresinandthecapillaryforcebetweenthepstogethercausedrod-likehydrateformation,thestrongerthepolarity,themoretheamountofrod-likehydrateswillbegenerated.Keywords:Pressuredropcurve;Formationlocation;Rod-likehydrate;Polaraction;Capillaryaction天然气水合物是一种在低温高压条件下生成的具有笼型结构的类冰晶体,作为一种清洁能源,有着很高的应用价值[1]。研究表明,1体积的天然气水合物大约能释放150~180体积的天然气气体,方便天然气气体的储存与运输[2]。但是在自然条件下,天然气水合物多存在于海底和一些寒冷的冻土地带,以当下的开采技术无法保证天然气水合物安全可靠稳定的开采。此外天然气水合物在自然条件下的生成过程是比较缓慢的,诱导期较长,生成速率缓慢,种种因素都導致天然气水合物工业化生成遇到阻碍[3]。天然气水合物的生成主要被分为两个过程:核生成时期和天然气水合物晶体的生成时期[4]。大量研究表明,降低天然气水合物的诱导期时长和提高天然气水合物晶体生成速率能够有效加快天然气水合物的生成。为了达到这两个目标,大多数学者使用表面活性剂与多孔介质进行天然气水合物生成实验。表面活性剂的作用是降低溶液表面张力,对气液接触界面的水分子进行重新排列,增大气液接触率,加快溶液对天然气气体的吸收,从而加强天然气水合物的生成速率[5-6]。大孔吸附树脂作为一种常见的多孔介质,通常被用作吸附剂[7]。但是由于树脂也具有复杂的孔隙结构,能够为天然气水合物提供大量的成核位点,并且加强天然气水合物生成时期体系内传热传质效率[8-9]。本文通过对3种不同极性的大孔吸附树脂与不同质量浓度SDS溶液复配的体系下进行水合物生成实验,分析了各体系下极性作用对水合物生成压降曲线的影响,讨论了树脂极性与毛细作用的共同作用对水合物的生成位置与生成形状的影响,为...

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