H型天然氣水合物形成實(shí)驗

第27卷第9期地質(zhì)與勘探H型天然氣水合物形成實(shí)驗孫志高郭開(kāi)華(中山人學(xué)工學(xué)院孫志高等.H型天然氣水合物形成實(shí)驗.天然氣工業(yè),2007,27(9):15-16摘要大分子烴在小分子烴類(lèi)氣體(如甲烷、乙烷)的鄰助下可形成H型天然氣水合物。為此,分別進(jìn)行了該型天然氣水合物形成條件和形成過(guò)程實(shí)驗研究。前者表明,在甲烷水合物實(shí)驗體系中加入甲基環(huán)已統,則形成的天然氣水合物結構會(huì )由I型轉變?yōu)镠型,水合物的形成壓力降低1.0MPa以上。后者表明,甲基環(huán)己烷可提高烷水合物反應體系中水合物的形成速度,但減少了水合物的生長(cháng)時(shí)間和甲垸氣體耗量;合甲基環(huán)已烷體系水合物的耗氣量隨壓力的增大而增大,但隨著(zhù)甲基環(huán)已烷含量的增大則水合物的形成速度和牦氣量逐漸減少。主題詞大分子烴天然氣水合物形成條件甲基環(huán)已烷實(shí)驗室試驗天然氣水合物這種類(lèi)似于冰的籠形品體化合成條件測定過(guò)程中,反應器內的溫度保持不變,通過(guò)物,其結構有I型、Ⅱ型和H型三種2。自1987調節反應器內的壓力使水合物形成和分解,以此來(lái)年 Rimester等人發(fā)現H型天然氣水合物③以來(lái),確定水合物的形成條件H型水合物的研究不斷受到重視,而我國目前對H2.水合物形成條件實(shí)驗結果及討論型水合物的研究還不多。一般認為含有5~8個(gè)碳水合物形成條件測量結果見(jiàn)圖1。顯然在相同原子的烴類(lèi)物質(zhì)(分子直徑小于9A)在小分子(如甲溫度條件下,甲烷水合物的形成壓力高于甲烷和甲烷、乙烷)烴類(lèi)氣體的幫助下可形成H型水合基環(huán)己烷體系水合物的形成壓力,這說(shuō)明甲基環(huán)己物5。在油氣中常含有一些能形成H型水合物的烷有利于水合物的形成。實(shí)驗還表明,與甲烷體系烴類(lèi)物質(zhì)(如甲基環(huán)戊烷、異戊烷等)。因此H型水合物形成條件相比,甲烷+甲基環(huán)己烷體系水合水合物形成研究對油氣工業(yè)具有重要的實(shí)用意義。物的形成壓力下降值起過(guò)1.0MPa;而且溫度越高,在此,筆者實(shí)驗分析了液態(tài)烴一甲基壞已烷(MCH)水合物形成壓力卜降值越大。這說(shuō)MCH的存在使得對水合物形成條件和形成過(guò)程的影響。實(shí)驗體系形成的水合物結構從I型轉變?yōu)镠型3天然氣水合物形成條件測定12卜甲基環(huán)己烷水合物形成條件實(shí)驗過(guò)程水合物形成條件的測定在可視化高壓流體測試裝置上進(jìn)行。實(shí)驗中所用甲烷的純度為99.99%甲基壞已烷為分析純,水為蒸餾水。含甲基環(huán)已烷圖1甲基環(huán)己烷對水合物形成條件的影響關(guān)系曲線(xiàn)圖水合物形成體系的獨立組分數為3(MCH、甲烷和水),相數為4(氣相、液態(tài)烴甲基環(huán)己烷相液態(tài)水二、天然氣水合物形成過(guò)程實(shí)驗研究相和水合物相),根據Gbbs相律實(shí)驗體系的自由度數為1,在某溫度條件下水合物的形成條件與實(shí)驗體1.水合物形成過(guò)程實(shí)驗過(guò)程系成分無(wú)關(guān),在實(shí)驗中MCH均過(guò)量。利用恒溫壓水合物形成過(guò)程實(shí)驗在一個(gè)容積約為1000cm力搜索法2測定了甲烷和甲烷十甲基環(huán)已烷體系水的不銹鋼高壓反應器中進(jìn)行(圖2),反應器的最高工合物的形成條件恒溫壓力搜素法就是在水臺物形作壓中國煤化工實(shí)驗在定溫定壓條本文受到廣東省自然科學(xué)基金項月(編號:5300535)的資助CNMHG作者簡(jiǎn)介:孫志高,1967年生,副教投;2002年畢業(yè)于上海交通大學(xué),獲博土學(xué)位;研究方向為能源及天然氣水合物技術(shù)地址:(510275)廣東省廣州市新港西路135號中山大學(xué)工學(xué)院。電話(huà):(020)33884760。 E-mail:sg.yzu@163,c0m15地質(zhì)與勘探天然氣工業(yè)2007年9月質(zhì)量流量計單向閥成的影響。水合物形成速度和單位體積水合物中甲烷含量隨壓力的增大而增大,但隨著(zhù)甲基環(huán)已烷含量的增大,水合物形成速度逐漸降低,而且水合物形成結束時(shí)單位體積水合物中的甲烷含量也減少。甲基環(huán)己烷加快水合物形成速度的原因是因為甲烷+甲基環(huán)己烷體系水合物形成的壓力比甲烷水合物形成的壓力低(圖1),這樣在相同的壓力和溫度圖2水合物形成實(shí)驗裝置示意圖條件下甲烷+甲基環(huán)已烷水合物形成體系具有更大驅動(dòng)力(水合物形成實(shí)驗壓力與相平衡壓力之差),件下進(jìn)行。反應器抽真空后加入300g左右的水及因而水合物形成速度比較快。但由于甲基環(huán)己烷的適量的甲基環(huán)已烷,向反應器中充入甲烷氣體,反應密度比水小,覆蓋在水的上面,妨礙了水合物形成過(guò)器中壓力在0.5MPa左右,低于實(shí)驗溫度條件下水程中甲烷氣體在水中的溶解。當水合物形成一段時(shí)合物的形成壓力。當溫度達到設定的實(shí)驗溫度并穩間后,由于甲烷不能及時(shí)補充溶解到水中,因而水合定后,調節壓力調節器使反應釜中壓力達到實(shí)驗壓物快速形成時(shí)間偏短,水合物形成速度很快下降形力。實(shí)驗過(guò)程中水合物形成的耗氣量由氣體質(zhì)量流成的水合物中包含較多的未水合的液態(tài)水。甲基環(huán)量計測量,流量計的測量范圍為0~1L/min,測量精己烷含量增加,這種現象更為明顯。度為±2%。實(shí)驗過(guò)程中溫度、氣體流量由數據采集三、結論系統采集。2.水合物形成過(guò)程結果與討論實(shí)驗測量了甲基環(huán)己烷對甲烷水合物實(shí)驗體系圖3為甲烷和甲烷+甲基環(huán)已烷(水溶液中甲形成條件和形成過(guò)程的影響。在實(shí)驗研究溫度范圍基環(huán)已烷的含量為5%)體系水合物的形成過(guò)程,實(shí)內甲基環(huán)已烷使水合物的形成壓力下降值超過(guò)1驗在544MPa、274.05K條件下進(jìn)行。圖3表明甲MPa,形成的水合物結構由1型轉變?yōu)镠型。水合烷+甲基環(huán)己烷體系水合物的形成速度高于甲烷體物形成過(guò)程實(shí)驗研究表明,甲基環(huán)己烷可提高水合系水合物的形成速度,但水合物的生長(cháng)時(shí)間比甲烷物的生長(cháng)速度,但水合物快速生長(cháng)的時(shí)間偏短,實(shí)驗體系短,而且水合物形成結束時(shí)甲烷+甲基環(huán)己烷結束后單位體積水合物中包含的甲烷量也減少,而體系的耗氣量比甲烷體系少[甲烷體系中單位體積且隨著(zhù)甲基環(huán)已烷含量的增大,水合物形成速度逐水合物包含163標準體積的甲烷(163V/V),甲烷+漸下降,單位體積水合物中甲烷的含量也逐漸減少甲基環(huán)己烷體系中水合物包含的甲烷量?jì)H為109V。圖4比較了壓力和甲基環(huán)己烷含量對水合物形11徐明軍楊曉西,丁靜,等.氣體水合物防聚劑研究[].天然氣工業(yè),2004,24(12):135-138甲烷+甲基環(huán)已烷[2]孫志高,石磊,樊栓獅,等.氣體水合物相平衡測定方法研5.44Ma究[石油與天然氣化T,2001,30(4):164-166[3 RIPMEESTER J A, TES J S, RATCLIFFE C I, et alA new clathrate hydrate structure [J]. Nature, 1987325:135-136.圖3甲基環(huán)己烷對水合物形成的影響關(guān)系曲線(xiàn)圖14] STERGAARD KK, TOHIDI B, DANESH A, et alEquilibrium data and thermodynanic modelling of isopen-tane and 2, 2-dimethylpentane Hydrates [J]. Fluid PhaseEquilibria,2000,l69(1):101-11574(6K中國煤化工, SLOAN E D. Struc-CNMHGibrium data for 2, 2-e witn methane ana xenon[J] Journal of時(shí)間(min)Chemical &. Engineering Data, 1996, 41(2):315-318圖1甲基環(huán)己烷含量對水合物形成的影響關(guān)系曲線(xiàn)圖(修改冋稿日期2007-07-17編輯居維清)乃方數據