H型天然氣水合物形成實(shí)驗

第27卷第9期天然氣工業(yè)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)的塑助下可形成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威過(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)己統,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)已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;含甲基環(huán)己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耗氣量逐漸減少。主題詞大分子烴天然氣水合衙形成條件甲基環(huán)已烷實(shí)驗窒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。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 Ripmeester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)己烷休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型轉變?yōu)镠型3、天然氣水合物形成條件測定一甲基環(huán)己烷甲烷1.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%甲基環(huán)已烷為分析純水為蒸餾水。含甲基環(huán)己烷圖1甲基環(huán)已烷對水合物形成條件的影響關(guān)系曲纟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)水相和水合物相),根據 Gibbs相律實(shí)驗體系的自由度二、天然氣水合物形成過(guò)程實(shí)驗研究數為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1000cm3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。恒溫壓力搜索法就是在水合物形作壓力為20MPa。水合物形成實(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.yu@163,com地質(zhì)與謝探天然氣工業(yè)2007年9月成的影響。水合物形成速度和單位體積水合物中甲量流量計單問(wèn)間進(jìn)液真空系烷含量隨壓力的增大而增大,但隨著(zhù)甲基環(huán)己烷含量的增大,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)已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)已烷的適量的甲基環(huán)己烷,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,測量精烷含量增加,這種現象更為明顯度為士2%。實(shí)驗過(guò)程中溫度、氣體流量由數據采集結論系統釆集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)己烷(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)1.0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)已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/參考文獻V]。圖4比較了壓力和甲基環(huán)己烷含量對水合物形1徐勇軍,楊曉西,丁靜,等.氣體水合物防聚劑研究[門(mén).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究[J.石油與天然氣化T,2001,30(4):164-15°。MC[3 RIPMEESTER J A, TES J S, RATCLIFFEC I, et alA new clathrate hydrate structure [J]. Nature, 1981時(shí)間(mn)325:135-136圖3甲基環(huán)己烷對水合物形成的影響關(guān)系曲線(xiàn)圖4]重 STERGAARD KK, TOHIDI B,DA、ESHA,etlEquilibrium data and thermodynamic modelling of isopentane and 2, 2-dimethylpentane Hydrates [J]. Fluid PhaseEquilibria,2000,169(1):101-115.97I15k[5]MAKOGON T Y, MEHTA A P, SLOAN E D. Strucure II and structure I hydrate equilibrium data for 2,2dimethylbutane with methane and xenon [J] Journal of時(shí)間(mn)Chemical &. Engineering Data, 1996, 41(2):315-318圖4甲基環(huán)己烷含量對水合物形成的影響關(guān)系曲線(xiàn)圖(修改回稿日期2007-07-17編輯居維清)