甲烷水合物分解热计算新方法
甲烷水合物能稳定存在的压强和温度规律
甲烷水合物能稳定存在的压强和温度规律甲烷水合物（Methane Hydrate）是一种在深海和极地区域广泛分布的天然气水合物，它是由甲烷分子和水分子组成的复合物。
甲烷水合物具有高储存密度、丰富的资源量、广泛的分布范围以及环境友好等优点，因此备受关注。
但是，甲烷水合物存在于深海和极地区域，其开采难度大、成本高，同时还存在着环境风险等问题。
因此，对甲烷水合物稳定存在的压强和温度规律进行深入探究至关重要。
一、什么是甲烷水合物1.1 甲烷水合物的定义甲烷水合物是一种天然气水合物，在化学上属于气体-固体复合体系。
它由甲烷分子和水分子组成，化学式为（CH4）n·mH2O。
1.2 甲烷水合物的组成甲烷水合物主要由两部分组成：一个是充填介质（guest molecules），即占据空隙位置的气体或其他小分子；另一个是骨架（host lattice），即由水分子组成的固体网状结构。
1.3 甲烷水合物的形成条件甲烷水合物的形成需要同时满足一定的温度和压力条件。
通常情况下，甲烷水合物形成的压力范围为20-60 MPa，温度范围为0-20℃。
此外，甲烷水合物的形成还需要一定的充填介质。
二、甲烷水合物稳定存在的压强和温度规律2.1 甲烷水合物稳定存在的压强规律根据实验数据和理论计算，可以得出以下结论：（1）在相同温度下，随着压力的增加，甲烷水合物稳定存在的区域逐渐扩大；（2）在相同压力下，随着温度的升高，甲烷水合物稳定存在的区域逐渐缩小；（3）在一定范围内，随着充填介质分子量增大或分子尺寸减小，甲烷水合物稳定存在区域逐渐扩大。
2.2 甲烷水合物稳定存在的温度规律根据实验数据和理论计算，可以得出以下结论：（1）在相同压力下，随着温度的降低，甲烷水合物稳定存在的区域逐渐扩大；（2）在相同温度下，随着压力的增加，甲烷水合物稳定存在的区域逐渐扩大；（3）在一定范围内，随着充填介质分子量增大或分子尺寸减小，甲烷水合物稳定存在区域逐渐扩大。
英：分子动力学模拟传热计算结构I甲烷水合物的分解
12172
/10.1021/jp4023772 | J. Phys. Chem. C 2013, 117, 12172−12182
The Journal of Physical Chemistry C
Article
Figure 1. Simulation box. Bulk water (WSOL) represents the water molecules that surround the SI fully occupied hydrate cages. Green molecules are the WSOL molecules, blue molecules are the Whyd molecules, gray represents the ML molecules, and yellow represents the Ms molecules.
Article /JPCC
Heat Transfer Calculations for Decomposition of Structure I Methane Hydrates by Molecular Dynamics Simulation
Vikesh Singh Baghel,† Rajnish Kumar,*,† and SudipБайду номын сангаасRoy*,‡
I. INTRODUCTION Methane clathrate hydrates (methane hydrates/gas hydrates) belong to a class of inclusion compounds in which water molecules encapsulate the methane molecules.1 The three most common structures of gas hydrates are cubic structure I (SI), cubic structure II (SII), and hexagonal structure H (SH). The SI unit cell has two 512 (pentagonal dodecahedron) and six 51262 (hexagonal truncated trapezohedron) cages; similarly, the SII unit cell has sixteen 512 and eight 51264 cages, and SH has three 512, two 435663, and one 51268 cages. All the cages have one cavity each. From the thermodynamic point of view, the most favorable structure of methane hydrate is SI.1 In this paper, we have considered only SI methane gas hydrate. Though gas hydrates are considered as a nuisance in the oil and gas industries, research groups have found various novel applications of gas hydrates, like hydrogen storage and carbon dioxide sequestration.2−6 The discovery of naturally occurring methane gas hydrates has paved the way for the exploration of a new potential energy source in this era of depleting conventional fossil fuels. Methane gas hydrates are known to exist in the permafrost regions and in the oceanic sediments.7 Methane recovered from such a resource can go a long way in satisfying the need of a clean fuel (comparatively less environmental concern) having a high calorific value.7 Extraction of methane from natural gas hydrates, however, is not trivial, as its chemical and physical properties are very sensitive to pressure and temperature conditions, which are attributed mostly to
用于分解甲烷水合物的方法、系统和设备以及用于从甲烷水合物中获
专利名称：用于分解甲烷水合物的方法、系统和设备以及用于从甲烷水合物中获取甲烷的方法和系统
专利类型：发明专利
发明人：托尔斯滕·克莱嫩
申请号：CN201780060662.X
申请日：20170809
公开号：CN109923281A
公开日：
20190621
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：用于分解甲烷水合物(1)的方法、系统和设备以及从甲烷水合物(1)中获取甲烷的方法和系统，其中剥离含甲烷水合物的海床(2)，运输至海面(O)处的供应装置(3)，并且从甲烷水合物(1)中获取甲烷。
申请人：玫海伟尔特股份有限公司
地址：德国埃尔克伦茨
国籍：DE
代理机构：北京集佳知识产权代理有限公司
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石英砂介质中甲烷水合物生成过程和相平衡的实验研究
石英砂介质中甲烷水合物生成过程和相平衡的实验研究王亚东;赵建忠;高强;张君【摘要】为研究小梯度温度范围内甲烷水合物在石英砂介质中生成过程的热力学和动力学特性,开展了定容条件下273.75 K、273.85 K、273.95 K 3种恒温水浴体系的甲烷水合物生成实验.研究结果表明:①反应温度越低,釜内甲烷水合物生成过程中反应热释放越快,相比于273.95 K的反应体系,273.75 K体系的反应釜内首次温度上升值为0.9 K,约为273.95 K体系的6倍;②随反应温度的增加,水合物的生成量和转化率逐渐下降;③反应温度越低,甲烷水合过程的前期反应速率越大,气液界面和石英砂表面生成的水合物薄膜阻碍了甲烷气与水之间的进一步传递,使得甲烷的单位消耗速率随反应的进行呈阶梯型递减.通过石英砂介质内甲烷水合物的生成实验,以期为工业上气体水合物的合成、储存与运输提供借鉴.【期刊名称】《石油与天然气化工》【年(卷),期】2018(047)006【总页数】6页(P44-49)【关键词】甲烷水合物;石英砂;成核;反应速率;气体消耗量【作者】王亚东;赵建忠;高强;张君【作者单位】太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室;太原理工大学矿业工程学院;太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室;中国科学院天然气水合物重点实验室;太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室;太原理工大学矿业工程学院;中国煤炭科工集团太原研究院有限公司【正文语种】中文气体水合物是指主体分子(H 2 O)和客体分子(CH 4、C2 H 6等烃类气体以及CO2、N2等非烃类气体分子)在高压、低温条件下形成的类冰状非化学计量性的笼型晶体物质[1]。
其中主体水分子在氢键的作用力下互相结合形成笼型孔穴，客体小分子则通过范德华力的作用包络在笼型孔穴中[2]。
气体水合物技术可以运用在诸如储氢、海水淡化、CO 2地质封存、天然气水合物的开采与储存、低浓度煤层气提纯、多组分混合气体的分离等领域。
全可视化双反应釜内甲烷水合物生成与分解特征研究
开发技术及水合物开发。 通讯作者:王凯(1982—) ,男,副教授,2004 年毕业于西南石油学院油气储运工程专业,2009 年毕业于中国石油大学( 北京) 油气储运工程专业,获博士学
位,研究方向为油气流动与传热智慧管理、气体水合物、新能源油气融合。
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合物缓慢生成阶段;第 4 阶段为温度压力基本稳定 至实验结束,为稳定阶段。 实验结果与文献中的水 合物生成阶段划分相吻合[28] 。
成后,利用真空泵对反应釜进行抽真空操作。 打开 2. 1. 1 生成过程
恒温室,使水合物平台的温度处于恒定值。
图 3a 为上、下釜生成水合物过程。 上釜中首
(2) 打开进液阀,通过恒压恒速泵以一定的速 先在反应釜壁面的液滴处形成附着于壁面的小块
进行研究具有非常重要的科学价值以及政治经济
意义。 当前对于水合物的生成分解过程研究主要
分为生成动力学、分解动力学以及水合物稳定条件 3 个方面[2] ,主要手段为数值模拟和室内实验。 数
值模拟是分析水合物生成分解行为的重要手段, TOUGH+HYDRATE、CMG、Fluent、COMSOL 等软件
细记录观察水合物的生成分解特征,分析不同因素 对生成分解行为的影响。 在此基础上,选取了纯度 为 99. 99 %的甲烷和去离子水作为实验介质,进行 了 2 次生成分解实验,对上下釜水合物演变特征进 行分析。 然后对比 2 个反应釜内温度压力变化、气
化合物的生成–分解反应及热力学分析
化合物的生成–分解反应及热力学分析一般而言，化合物的生成反应是一个放热反应，即在反应过程中释放出热量。
这是因为在反应中，键的形成通常是一个放热过程，而键的断裂通常是一个吸热过程。
当新的化合物形成时，这些放热过程会释放出热量，使反应系统的热能减少，从而使反应是放热的。
例如，考虑二氧化碳与氢气反应生成甲烷和水的反应：CO2+4H2→CH4+2H2O这是一个放热反应，其中二氧化碳和氢气的键被断裂，而甲烷和水的键被形成。
在这个反应中，生成甲烷和水的放热过程释放出热量。
相反，化合物的分解反应是一个吸热反应，即在反应过程中吸收热量。
这是因为在反应中，化合物的键被断裂，这是一个吸热过程。
当化合物分解时，反应系统需要吸收热量，使反应是吸热的。
例如，考虑甲烷水合物（甲烷和水的化合物）的分解反应：CH4·H2O→CH4+H2O这是一个吸热反应，其中甲烷水合物的键被断裂，甲烷和水的键被形成。
在这个反应中，分解甲烷水合物需要吸收热量。
热力学分析可以帮助我们理解化合物的生成-分解反应。
热力学是研究热能与其他形式能量（如机械能、电能等）之间转化的关系的学科。
在化学反应中，热力学分析可以用来研究反应的热能变化、熵变以及自由能变化。
反应的热能变化可以通过测定反应的焓变（ΔH）来表示。
焓变可以通过测量反应物和生成物的热容、温度变化以及反应的热量来计算。
如果ΔH为负，表示反应是放热的；如果ΔH为正，表示反应是吸热的。
反应的熵变可以通过测定反应的混合熵（ΔS）来表示。
混合熵可以通过测量反应物和生成物的熵以及反应的熵变来计算。
如果ΔS为正，表示反应是熵增的；如果ΔS为负，表示反应是熵减的。
反应的自由能变化可以通过测定反应的自由能变（ΔG）来表示。
自由能变可以通过焓变和熵变来计算。
如果ΔG为负，表示反应是自发进行的；如果ΔG为正，表示反应是不自发的。
在化合物的生成反应中，一般情况下ΔH为负，ΔS为正，ΔG为负，因此反应是放热、熵增并且是自发进行的。
甲烷水合物恒压分解动力学研究进展
结论 。
基于气体水合物具有高效吸 收和固定 甲烷气体的特性 ，
吴强 ［ 提出了向煤层 中注 入含 瓦斯增 溶剂 的高 压水 、 煤 ］ 使
层 中瓦斯 和 水 生 成 固 态 水 合 物 、 防 止 煤 与 瓦 斯 突 出 的 课 以
洋地质和大气环境角度出发 ， 都需要对水合物分解过程的动
力 学 规 律进 行 研 究 。 为 了使 分 解 过 程 易 于控 制 和 模 型 化 ， 实 验 室 一 般采 用 恒 压 法 加 热 法 研 究 水 合 物 的 分 解 。本 文 对 甲 烷 水 合 物恒 压 分 解 动 力 学 研究 现状 作 些 分析 和评 述 ， 以期 加 深 对 水 合 物分 解 动 力 学 的认 识 和理 解 。
Ｘ ｅｇ ｗｕ Ｑａｇ Ｈ ｉ ａ ＵＦ ｎ ｉ Ｚ ＵＬｈ ｎ ｕ
（ｃｏｌｆＳｆｔ Ｓｈｏ ｏ ａｅ ｙ西 ７ 咖
＆ Ｔｄｎｌ ｙ，Ｈ ｉｒｊｍｇＩｓｔｔｏ Ｓ ｅｃ Ｔｄｒｌ ｙ Ｈ ｒｎ１０２ ） ｅｔ ｏ ｏｇ ｅｏｇｈ ｌｔ ｎｔｕ ｆ ｄｎｅ＆ ｅｔ ｏ ａｂ ５０７ ｉｅ ｗｇ ｉ
主体 甲烷逸度 。
Ｍａ Ｐ 的气体至集气瓶中 ， 并且记录排出气体 的体积。待甲烷
水合物分解到一定程度之后 ， 升温 、 降压 ， 使其完全分解并收
除了 甲烷水合 物承压 （ 恒压 ） 分解动力学之外 ， 其常压分
解动力学 也倍 受 研究 者 关 注。“ｎｗ 等 Ｊ 温 度 ２０ １ ２在 ６．—
题 。由于天然气水合 物具 有制备 条件 温 和、 能密 度大 、 蓄 再 气化简单等特点¨ 国内外研究者 普遍认 为 ， 引， 天然 气水合 物 储运技术有可能成 为未来 天然气 大 规模 储 运手段 之一 。无
甲烷水合物分解反应
甲烷水合物分解反应甲烷水合物，又称为天然气水合物，是一种高效的能源资源，世界上已知的甲烷水合物储量巨大，远远超过常规天然气储量。
然而，甲烷水合物的开采与利用一直是一个难题。
其中一个重要原因在于甲烷水合物是一种不稳定的物质，易于分解产生甲烷。
分解反应是指分子内或分子间的化学键断裂，原来的化学物质转变为不同的化学物质。
甲烷水合物的分解反应是指，甲烷水合物在受到热或压力等外界因素的作用下，分解为甲烷和水。
具体的化学反应式如下所示：CH4·5.75H2O(s) → CH4(g) + 5.75H2O(g)反应式说明了，1 克甲烷水合物在分解成甲烷和水的同时会释放出大约 164 升的甲烷。
这意味着，当甲烷水合物在大规模开采中被分解时，将会释放出大量甲烷气体。
这些甲烷气体对于环境和气候等方面都会带来巨大的影响。
甲烷是一种温室气体，比二氧化碳的温室效应更强。
目前，人类活动已经导致了大气中甲烷浓度的增加，而大规模开采甲烷水合物的分解反应将会进一步加剧甲烷排放，加速全球气候变化。
此外，甲烷气体在空气中的寿命比较短暂，但它会在大气中与其他化学物质反应，产生一系列有害的化合物，例如臭氧等。
因此，探索甲烷水合物分解反应的机理和管控技术十分重要。
近年来，科学家们通过实验室模拟和数值模型等方法，逐渐深入探索了甲烷水合物分解反应的机理和规律。
热力学上讲，甲烷水合物的分解反应需要吸收能量，也就是产生热量。
然而，由于甲烷水合物晶体结构的特殊性质，导致了分解反应的热力学条件比较复杂。
当温度升高，甲烷水合物晶体中的水分子会逐渐被蒸发掉，形成微小孔洞，使得甲烷分子通过这些孔洞产生扩散。
当甲烷分子逐渐脱离水合物结构时，分解反应开始发生。
分解反应的速率取决于多种因素，例如温度、压力、甲烷水合物结构等。
其中，温度是影响分解速率最为重要的因素。
温度越高，甲烷水合物分解的速率就越快。
但是，由于甲烷水合物分解反应需要吸热，因此在分解过程中需要消耗大量的热能。
环戊烷-甲烷水合物生成过程的温度特性
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2016年第35卷第5期·1418·化 工 进 展环戊烷-甲烷水合物生成过程的温度特性胡亚飞1,2，蔡晶1，李小森1（1中国科学院广州能源研究所，中国科学院天然气水合物重点实验室，广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室，广东 广州 510640；2中国科学院大学，北京 100049）摘要：研究了环戊烷-甲烷水合物生成过程中的温度变化，分析了体系的热量损失。
在不同初始温度（4℃、8℃和12℃）、压力（2MPa 、4MPa 、6MPa 、8MPa 和10MPa ）和进气方式（一次性进气、连续进气和间歇进气）的条件下，测定了釜内温度，对比了以上各因素对釜内最高温度（T max ）与釜内最大温升（ΔT max ）的影响。
实验表明，T max 主要受压力和进气方式影响，初始温度对其影响不明显；ΔT max 受初始温度、压力和进气方式影响显著。
在间歇进气方式下，初始温度越低、压力越高，ΔT max 越大。
其中，在初始温度为4℃、压力为10MPa 、进气时间间隔为30min 的间歇进气方式下，ΔT max 可达16.5℃。
此外，由热量分析发现，体系的主要热量损耗表现为体系向环境中的散热。
因此，提高保温层的绝热性能，有利于提高水合物生成热的热量有效利用率。
关键词：水合物；甲烷；环戊烷；生成热；最大温升中图分类号：TQ 026 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）05–1418–10 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.05.022System temperature properties in the process of the cyclopentane-methanebinary hydrates formationHU Yafei 1,2，CAI Jing 1，LI Xiaosen 1（1Guangdong Key Laboratory of New and Renewable Energy Resenrch and Development ，Key Laboratory of Gas Hydrate ，CAS ，Guangzhou Institute of Energy Conversion ，Chinese Academy of Sciences ，Guangzhou 510640，Guangdong ，China ；2University of Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100049，China ）Abstract: In this paper ，the changes of the system temperatures and heat loss were investigated during the formation of cyclopentane-methane binary hydrates. The system temperature measurements were carried out under the conditions of initial temperatures of 4℃，8℃，and12℃，pressures of 2MPa ，4MPa ，6MPa ，8MPa and 10MPa ，and different gas injection modes (single ，continuous and intermittent). The maximum temperature (T max ) and the maximum temperature increase (ΔT max ) in the system were compared. The experimental results illustrate that the pressures and gas injection modes have significant influence on T max while the initial temperatures ，pressures and gas injection modes all significantly effect ΔT max . Thus ，the conditions of lower initial temperature ，higher pressure and injecting intermittently help to increase ΔT max . Under the condition of 4℃ and 10MPa ，intermittent injection with the interval time of 30minute ，the maximum value of ΔT max is 16.5℃. In addition ，the heat analysis results indicate that the main heat loss is from the inner reactor to the outside cold environment. Therefore ，improving the insulation properties of insulating layer is helpful to enhance第一作者：胡亚飞（1989—），男，硕士研究生。
冰点以下甲烷水合物的合成和分解实验研究的开题报告
冰点以下甲烷水合物的合成和分解实验研究的开题报告一、研究背景甲烷水合物是一种在深海沉积物或寒带湖泊沉积物中广泛存在的天然气水合物。
它是由甲烷分子和水分子结合而成的晶体，由于其高能量密度和可再生性，对于人类能源问题具有重要意义。
然而，甲烷水合物在常温常压下是一种不稳定的物质，一旦温度或压力条件发生改变，很容易发生分解和气态甲烷释放。
因此，研究甲烷水合物的合成和分解规律对于了解其在自然界中的形成和分布以及在能源领域的应用具有重要意义。
二、研究内容本研究将通过室内实验模拟甲烷水合物在冰点以下的形成和分解过程。
具体研究内容包括：1. 合成甲烷水合物：通过在高压下将甲烷气体和水混合，然后降温至冰点以下，观察甲烷水合物的形成过程。
2. 分解甲烷水合物：通过在常温常压下加热甲烷水合物，观察其分解过程，并测量释放甲烷气体的数量。
3. 影响甲烷水合物形成和分解的因素：对不同压力、温度、水合物成分等条件下的甲烷水合物形成和分解过程进行比较研究，寻找影响其形成和分解的关键因素。
三、研究方法本研究将通过高压装置、恒温恒湿箱、热重分析仪、气相色谱仪等实验设备开展实验研究。
具体步骤包括：1. 准备甲烷气体和蒸馏水，并利用高压装置将其混合起来。
2. 将混合物降温至冰点以下，观察甲烷水合物的形成过程，并用恒温恒湿箱控制温度和湿度。
3. 在常温常压下，将合成的甲烷水合物加热至一定温度，观察其分解过程，并用热重分析仪和气相色谱仪测量释放的甲烷气体的数量和结构。
4. 基于实验结果，比较不同压力、温度、水合物成分等条件下的甲烷水合物形成和分解，分析影响其形成和分解的关键因素。
四、研究意义本研究将通过室内实验模拟甲烷水合物的合成和分解过程，揭示其形成和分解的规律和影响因素。
这对于了解甲烷水合物在自然界中的分布和形成机制，以及在能源开发中的应用具有重要意义。
同时，本研究还可为进一步研究和开发甲烷水合物提供实验依据和理论基础。
甲烷水合物分解热计算新方法
甲烷水合物分解热计算新方法作者：陈花关富佳肖启圣程亮来源：《当代化工》2019年第08期摘 ;;;;;要：针对气体压缩因子计算精度制约了甲烷水合物分解热计算准确程度，从提高压缩因子计算精度和简单可行性出发，通过对复杂气体状态方程编程计算求取气体压缩因子，经与美国标准局数据对比发现Setzmann方程计算精度最高，应用于Clausius-Clapeyron方程计算水合物分解热，更接近于传统实验的量热法测试结果。
同时，为了明确加入SDS对甲烷水合物分解热的影响，进行了室内合成实验，利用改进后的Clausius-Clapeyron方程计算了纯水条件下和含0.3% SDS甲烷水合物的分解熱，结果表明，在285 K下，含0.3%SDS条件下与纯水条件下合成的甲烷水合物分解热误差约为1.92%。
关 ;键 ;词：Clausius-Clapeyron方程;压缩因子;水合物;分解热中图分类号：TQ 013 ;;;;;;文献标识码： A ;;;;;;文章编号： 1671-0460（2019）08-1783-05Abstract： The accuracy of calculating the decomposition heat of methane hydrate is restricted by the accuracy of calculating the gas compression factor. In order to improve the calculation accuracy and simplicity of the compression factor， the gas compression factor was calculated by programming the complex gas state equation. Through comparing with the data of American Bureau of Standards， it was found that the Setzmann equation has the highest calculation accuracy. It was applied to Clausius-Clapeyron equation to calculate the dissociation heat of hydrate， which was closer to the calorimetry test results of traditional experiments. At the same time， in order to clarify the effect of SDS addition on the decomposition heat of methane hydrate， laboratory synthesis experiments were carried out. The decomposition heat of methane hydrate in pure water and 0.3% SDS was calculated by using the improved Clausius-Clapeyron equation. At 285K， the error of methane hydrate decomposition heat under 0.3% SDS and pure water conditions was about 1.92%.Key words： Clausius-clapeyron equation; Compression factor; Hydrate; Dissociation heat天然气水合物（NGH）是21世纪最具有开发潜力的高效、清洁能源，是由气体小分子和水在一定温度、压力条件下形成的笼型结晶状包合物[1]。
甲烷水合物常压分解
∃ m(t)
t= 0
%
∃ V total =
Vr
t= 0
∃%
m( t) =
t= 0
P V tot al RT
式中, V r 为湿式流量计测量的气体体积( L ) ; V total为气体体积记录仪中收集到的总体积( L ) 。体积由实验测
定, 进而将 nH/ n0 表示出来( 实验数据见表 1) , 得出的( nH/ n0) t 曲线见图 2。
( 球体积公式)
( 3)
表面积
A P = D2/ =
6 V P / 2/ 3
( 4)
式中, 为颗粒偏心因子。结合方程式( 2) 和式( 4) 给出单个颗粒表面积
AP =
1/ 3 6 nH 2/ 3 HnP
( 5)
对于整个表面积
A s = nP A P = ( nP ) 1/ 3 6nH / H 2/ 3/
实验装置中设置缓冲罐, 容积为 12 L, 最高工作压力为 15 M Pa。水合物形成过程中的耗气量由流量计 测定, 其重复精度均为量程的 2% 。流量显示仪表可同时显示瞬间流量和累积流量, 采用数据采集系统进 行流量、温度、压力的采集。此外, 分解气体体积由湿式气体记录仪记录。 1. 2 过程
实验前用蒸馏水把反应釜清洗 2 次, 并用实验气体进行吹扫, 然后抽真空。在反应釜中注入 300 g 左右 的蒸馏水。开启水浴, 调节恒温水浴的温度至实验设定温度后, 开启缓冲罐, 给反应釜充气, 使反应釜中压力 达到实验设定压力。开始进行气体流量的计量, 气体流量计显示为零时表明反应结束。迅速调节水浴至分 解反应需要温度, 待温度稳定后开启放气阀, 直至系统压力为常压, 关闭放气阀。开启通向湿式气体流量计 的气体阀, 记录不同时刻分解得到的气体的体积值, 直至湿式流量计的示数 5 m in 不变为止。
水合物法分离甲烷-乙烷体系相关相平衡的研究
水合物法分离甲烷-乙烷体系相关相平衡的研究丁艳明;陈光进;孙长宇;张凌伟;王秀林【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2005(021)006【摘要】开发了一种水合物法分离甲烷-乙烷混合气体的新技术,考察了在阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS,C12H2 sOSO3Na)存在下,甲烷-乙烷体系的气-水合物相平衡.在一定范围内改变体系的初始压力、温度和气/液体积比,得到了乙烷在气-水合物两相的摩尔分率和分配系数,以及体系达到平衡时的压力.结果表明,在初始压力为4.0 MPa、温度为274.15 K、气/液体积比为185.1的条件下,甲、乙烷分离效果达到最佳.还考察了甲烷-乙烷体系水合物生成速率与SDS质量浓度的关系.实验发现SDS的质量浓度为300 mg/l时,水合物能快速生成.在SDS存在下,采用水合物分离技术,能成功地使甲烷、乙烷气体分离.【总页数】5页(P75-79)【作者】丁艳明;陈光进;孙长宇;张凌伟;王秀林【作者单位】中国石油大学,高压流体相态与物性研究室,北京,102249;中国石油大学,高压流体相态与物性研究室,北京,102249;中国石油大学,高压流体相态与物性研究室,北京,102249;中国石油大学,高压流体相态与物性研究室,北京,102249;中国石油大学,高压流体相态与物性研究室,北京,102249【正文语种】中文【中图分类】TQ028【相关文献】1.多孔介质和化学剂体系中甲烷水合物相平衡预测 [J], 庞维新;孙福街;李清平;陈光进2.水合物法分离CH4-C2H6-H2O体系的相平衡研究 [J], 王秀林;陈杰;宋波;周婵;陈光进;张凌伟3.盐水体系中环戊烷-甲烷水合物的相平衡及分解热 [J], 闫忠元;陈朝阳;颜克凤;李小森;李清平;吕秋楠4.从沼气中分离高纯甲烷的研究进展——水合物分离法 [J], 王林军;张学民;张东;魏国栋5.盐水体系中环戊烷-甲烷水合物相平衡测定与模拟 [J], 闫忠元;陈朝阳;李小森;李清平;颜克凤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
甲烷水合物分解过程模拟实验研究
Ａｂ ｔ ａ ｔ：Ｇａ ｄｒｔ ｓａ ｅｃ ｎｓｄ ｒ ｄ ｔ ｅ ａ ｎ ｗ ｉ ｄ ｏ ｅ ｏ ｒ ｅ ，ｉ ｉ ｒｔ ａ ｏ ｋ ｏ ｔ ｅ ｈ ｄｒｔ ｓ ｏ ｉ — ｓｒ ｃ ｓｈｙ ａｅ ｒ ｏ ｉ ｅ ｅ ｏ ｂ ｅ ｋ ｎ ｆｒ ｓ ｕ ｃ ｓ ｔ ｓｃ ｉ ｌｔ ｎ ｗ ｈ ｙ ａｅ ｄｉｓ ｃａ ｉ ｃ ｔｏ ｏ ｅ ｓｔ ｋｅ ｇ ｏ ｅ ｏ ｈｉ ｅ ｏ ｒ ｅ Ｉ ｈｉ ａ ｅ ，ｓｍｕ ａｉ ｎ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｉ ｓ ｄ ｔ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｈｅ ｉ ｎ ｐｒｃ ｓ ｏ ｍａ ｏ ｄ ｕｓ ｆｔ ｓ ｒ ｓ ｕ ｃ ． ｎ ｔ ｓｐ ｐ ｒ ｉ ｌｔｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｕ ｅ ｏ ｉ ｖ ｓｉ ａｅ ｔ
（ ．国土资源部 青岛海洋地质研究所 ，山东 青 岛 １ ２６ ７ ；２ ６０ １ ．青 岛大学 化学化工与环境学院 ，山东 青 岛 ２ ６ ７ ） ６ ０ １
摘要 ：以甲烷为主要成分 的天然气水合物被看作是 一种新 型的油气 资源 ，研 究水合 物分解 特征 有助 于水合物 的开 采利 用 。采用实验模拟 的方法进行 了甲烷水合物分解率 研究 ，实验 中采用 了等容 升温 分解和 不 同粒 径多孑 介质体 系常压 分 Ｌ 解等方法研究水合物 的分解特征 。从 Ｐ＝ ． ａ ４ ５ＭＰ 下进行 的等容分解实 验结 果发现 ，当釜 内温度 为 ５ １ ． ８—８ｏ Ｃ时水合 物 快速分解并一直持续到 １ ３℃分解结束 ，且 等容 分解 过程 中反应釜 内压力与釜 内温度 呈 良好 的函数对应关 系 。常压 分解 研究使用 了 ５种不 同粒径 沉积物 作 为反应 介质 ，在 Ｔ＝１ｏ Ｃ的条件下 进行 水合 物分解 实验 ，结 果 发现 粒径 在 ０ ０ ３— ．６ ０ ３ ｍ范围 的沉积物对水合物 的分解速率 为 １１ ×１ 一 一 ． １× ０ ｍ ｌｓ ．５ｍ ．１ ０ ２ ４ １ ～ ｏ ，但分解 速率并 没有随粒径 大小发生 有规 ／ 律 的变化。 关键词 ：甲烷水合 物 ；分解 率 ；常压 分解 ；等容分解 ；模拟实验 中图分类号 ：Ｐ ４ ７４ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ －５７ ２ ０ ） ３— ４ ５—０ ０ ０８ ２ （ ０ ８ ０ ０ ７ ５
甲烷水合物恒温恒压分解过程研究
甲烷水合物恒温恒压分解过程研究
孙长宇;陈光进;郭天民
【期刊名称】《地球化学》
【年(卷),期】2003(032)002
【摘要】利用全透明蓝宝石釜及配套系统,采用恒定分解压力方法,在0℃以上和0℃以下两种情况下,测定了CH4水合物分解气量随时间变化数据,并考察了温度/压力
推动力对分解速率的影响.实验数据表明,分解速率与推动力有关,推动力越大,分解反应速率越快.并分别建立了两种温度区间情况下的水合物分解动力学模型.当水合物
分解温度高于0℃时,水合物的分解可以看作由本征反应速率控制;当温度低于0℃时,分解形成的水会迅速转化为冰,分解气体穿越水合物与冰之间的空隙扩散,分解过程可看作为冰-水合物界面的移动边界问题.采用以上理论的模型计算结果与实验所测的CH4水合物分解动力学数据吻合较好.
【总页数】5页(P112-116)
【作者】孙长宇;陈光进;郭天民
【作者单位】石油大学,油气藏流体相态重点研究室,北京,102200;石油大学,油气藏流体相态重点研究室,北京,102200;石油大学,油气藏流体相态重点研究室,北
京,102200
【正文语种】中文
【中图分类】P593;P599
【相关文献】
1.甲烷水合物恒压分解动力学研究进展 [J], 徐锋;吴强;朱丽华
2.甲烷水合物在石英砂中生成过程研究 [J], 孙始财;业渝光;刘昌岭;魏伟;赵宁;相凤奎;马燕
3.恒压供电单桥恒温式燃气检测电路“双桥恒温式燃气检测方法”补述 [J], 莫湘炯
4.不同分子模型对甲烷水合物分解微观特性表征 [J], 李佳; 梁贞菊; 王照亮; 赵健; 唐大伟
5.太赫兹电磁波调控甲烷水合物分解 [J], 朱智;闫韶健;段铜川;赵妍;孙庭钰;李阳梅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
多孔介质中甲烷水合物形成与分解实验研究
多孔介质中甲烷水合物形成与分解实验研究甲烷水合物是在多孔介质中形成和分解的有机物，其理解和控制等特定反应过程具有重要的意义。
本实验探讨了甲烷水合物形成与分解反应过程，以及温度和压力对反应过程的影响。
相关结果可为甲烷水合物形成分解过程的理解和控制提供参考。
一、实验现场
实验设备主要由真空反应釜、真空泵、热电控温器、热电控湿度器和仪器仪表组成。
真空反应釜采取密封式设计，容积大，可调控温度和压力。
实验仪器仪表包括转速仪、压力表、容量液位计和凝结水分析仪。
二、实验方法
1.采用真空反应釜及真空泵将多孔介质（Zeolite）加入真空反应釜，真空状态下开始加热，温度升至020℃，控湿度器调整湿度至50％，并用转速仪测量粉末状Zeolite在反应釜中的回旋转速；
2.采用高压发生器控制真空反应釜内部压力，控制范围为
0.05MPa-3MPa，并采用压力表进行实时读取；
3.控制温度和压力，并评估甲烷水合物形成与分解反应过程。
三、实验结果
通过实验对比得出：增加温度和压力会促进甲烷水合物的形成分解过程，特别是当压力达到1MPa时，甲烷水合物的形成分解反应达到最快。
除此之外，Zeolite粒度和多孔介质类型也会对甲烷形成分解反应有一定影响。
四、结论
本实验探讨了甲烷水合物形成与分解反应过程，以及温度和压力对反应过程的影响。
实验发现：均温和压力状态下，Zeolite粒度越小，甲烷水合物形成分解越快；随着温度和压力的增加，甲烷水合物的形成分解速度也会加快。
此外，不同的多孔介质类型也会对反应有一定的影响。
综上所述，本实验为甲烷水合物形成分解过程的理解和控制提供了重要参考。
甲烷水合物常压分解
甲烷水合物常压分解作者：香承志来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第14期【摘 ;要】甲烷体积分数超过 99.9%的天然气水合物通常称为甲烷水合物。
1体积水合物可以储存 150～ 180 体积标准状态的天然气，利用这一性质进行天然气水合物储存和运输更安全而且更有效率。
水合物储运技术主要包括制备、处理、储存运输和分解等过程。
由于气体水合物的分解涉及到气、液、固三相，是一种较为复杂的物理化学过程，本文主要概述了水合物涉及到常压分解。
【关键词】甲烷水合物;恒压;分解;1 引言甲烷水合物在冰点以下的常压分解规律。
结果表明，随着温度的降低，水合物的分解受到自我保存性质的影响，分解速度减慢。
在温度范围为 269.1～266.1 K 之间，甲烷水合物的分解速度存在突变;利用外推法计算 260.1 K 时甲烷水合物完全分解需要 21 d，说明水合物的自我保存性质对气体水合物储运技术具有重要意义。
2 甲烷水合物常压分解影响因素2.1 温度对甲烷分解率的影响从动力学观点，随着温度的升高，分解速率会加快，导致甲烷水合物的分解率会加大。
实验发现，甲烷水合物的分解率与温度的关系并不符合此规律。
由图 2可看出：在常压下，无论是动态还是静态条件下，甲烷水合物的分解曲线均存在拐点。
在 262.15 K以下，甲烷水合物的分解率随着温度的上升而增大，262.15 K时分解率达到最大;在 262.15 ～ 268.15K之间，甲烷水合物的分解率随着温度的上升而下降，而且下降速度较快;在温度262.15 K（即 -11 ℃）以上，268.15 K（-5 ℃）时甲烷的分解率最低;在 268.15 K（-5 ℃）以上，甲烷水合物的分解率又随着温度的上升而上升。
原因分析如下：1）天然气水合物分解成水和天然气是一种相变，需要大量的热量。
当大量天然气水合物储存在几乎绝热的条件下时，只能得到很少的热量;2）大规模储存和运输天然气水合物时，水合物分解需要的热量只能从邻近的水合物粒子中得到，这样就会形成一个温度梯度，而天然气水合物的热导率为 18.7 W·m-1 ·℃，比普通的隔热材料（约 27.7 W·m-1 ·℃）还低;3）由于天然气水合物储存温度在水的冰点以下，当水合物分解时，分解出来的水形成一层冰，这层冰成为保护层，阻止了水合物进一步分解。
甲烷水合物降压分解温度分布规律实验研究
甲烷水合物降压分解温度分布规律实验研究摘要：天然气水合物作为一种非常规能源，由于资源量巨大，引起国内外学者的广泛关注。
目前降压法是被公认的最可行的开采水合物的方法，但是，水合物分解的吸热特性会大规模降低地层温度，同时也会降低井的流率。
造成较大的自保护效应，令水合物分解难以继续。
本文进行了水合物模拟降压开采实验研究。
得出了水合物分解导致储层降温的分布规律。
关键词：水合物降压法温度分布模型实验天然气水合物是一种近来热点研究的新型替代能源，以其资源量巨大、燃烧清洁无污染等优点，吸引了国内外众多能源工作者的关注。
一、水合物分解过程描述在水合物分解过程中，存在三个压力：地层原始压力Pe，水合物分解压力Pd以及井底压力Pw。
且Pe>Pd>Pw。
在地层打开之前，水合物地层压力为Pe，且在水合物相平衡压力之上。
地层打开后，井筒压力降低为Pw，且在水合物相平衡压力之下。
水合物开始分解，并向前推进。
在地层压力降低到水合物相平衡压力Pd之前，地层中为水的单相渗流。
水合物完全分解后，地层孔隙内为气水两相流动。
在水合物分解开始后到水合物完全分解完毕过程中，为水合物分解过程，其中有气水两相渗流及水合物分解，渗流过程的复杂。
二、水合物降压分解实验研究实验装置如图1所示：主要包括填砂反应器、围压系统、注气供水系统、超声波和电阻测量、温度与压力测量、气液测量装置和数据采集系统等。
装置的核心是高压反应器，容积为4.25L，最大工作压力25MPa。
高压反应器的密封主要由橡胶套围压来实现。
反应器内的温度由6个Pt100铂电阻测量，压力由0.25级精度的压力传感器测量。
活塞容器容积2L，最大承压32MPa。
平流泵流量范围0-40ml/min，最大压力可达到25MPa。
1.反应釜；2.低温温控系统；3.高压泵；4.3.5%盐水；5.数据采集器；6.计算机；7.围压系统；8.蒸馏水；9.平流泵；10.活塞容器；11.开采系统；a.温度1点；b.温度2点；c.温度3点；d.温度4点；e.温度5点；f.温度6点图1水合物室内生成与模拟开采实验装置示意图首先利用该套装置合成天然气水合物，稳定2-3天之后进行降压开采。
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摘
要：针对气体压缩因子计算精度制约了甲烷水合物分解热计算准确程度.从提高压缩因子计算精度和
简单可行性出发，通过对复杂气体状态方程编程计算求取气体压缩因子，经与美国标准局数据对比发现
Setzmann方程计算精度最高，应用于Clausius-Clapeyron方程计算水合物分解热，更接近于传统实验的量热法
中图分类号：TQ013
文献标识码：A
文章编号：1671-0460 （ 2019） 08-1783-05
A New Method for Calculating the Dissociation Heat of Methane Hydrate
CHENHua', GUANFu-jia'1*, XIAO Qi-sheng, CHENG Lian』
测试结果。同时，为了明确加入SDS对甲烷水合物分解热的影响.进行了室内合成实验，利用改进后的
Clausius-Clapeyron方程计算了纯水条件下和含0.3% SDS甲烷水合物的分解热，结果表明，在285 K下，含
0.3%SDS条件下与纯水条件下合成的甲烷水合物分解热误差约为1.92%。
关键词：ius-Clapeyron方程；压缩因子；水合物；分解热
(1. College of Petroleum Engineering,Yangtze University, Hubei Wuhan 430100, China； 2. Hubei Cooperative Innovation Center of Unconventional Oil and Gas, Yangtze University, Hubei Wuhan 430100, China)
第48卷第8期 2019年8月
当
代
化
工
Contemporary Chemicdl Industry
Vol.48, No.8 August, 2019
甲烷水合物分解热计算新方法
陈花I,关富佳肖启圣1程亮I
（1.长江大学石油工程学院，湖北武汉430100 ; 2.长江大学非常规油气湖北省协同创新中心，湖北武汉430100）
海等冋提出了一种采用混合量热法测量常压下水合 物分解热的实验方法，发现气体水合物相变热与冰 接近。孙志高何等通过Lee-Kesler模型计算混合气 体压缩因子，利用Clausius-Clapeyron方程得到了多 元气体水合物分解热，但由于多孔介质中水合物平 衡条件与理论值存在差异，且在低温高压条件下应 用Clausius-Clapeyron方程计算分解热时，其中压缩 因子计算不准确，导致了计算的结果误差较大；刘 永红m通过NIST REFPROP6.01软件计算气体压缩 因子，利用Clausius-Clapeyron方程得到了制冷剂气 体水合物分解热；2008年李栋梁等z研究了甲烷四丁基漠化钱（TBAB ）水合物的分解条件，并应用 Clausius-Clapeyron方程计算了该二元水合物的分 解热。
Abstract: The accuracy of calculating the decomposition heat of methane hydrate is restricted by the accuracy of calculating the gas compression factor. In order to improve the calculation accuracy and simplicity of the compression factor, the gas compression factor was calculated by programming the complex gas state equation. Through comparing with the data of American Bureau of Standards, it was found that the Setzmann equation has the highest calculation accuracy. It was applied to Clausius-Clapeyron equation to calculate the dissociation heat of hydrate, which was closer to the calorimetry test results of traditional experiments. At the same time, in order to clarify the effect of SDS addition on the decomposition heat of methane hydrate, laboratory synthesis experiments were carried out. The decomposition heat of methane hydrate in pure water and 0.3% SDS was calculated by using the improved Clausius-Clapeyron equation. At 285K, the error of methane hydrate decomposition heat under 0.3% SDS and pure water conditions was about 1.92%. Key words: Clausius-clapeyron equation; Compression factor; Hydrate; Dissociation heat
天然气水合物（NGH ）是21世纪最具有开发 潜力的高效、清洁能源，是由气体小分子和水在一 定温度、压力条件下形成的笼型结晶状包合物“。 其主要储存于深水区的海底沉积物和陆地永久冻 土带中121, 1 m3天然气水合物可释放岀164m‘甲烷 气体叭NGH在合成与分解过程中的相变热是水合 物基础物性参数之一，对其简便、准确的测量一直 是水合物物性研究中极其重要的一部分叫目前国 内外对于水合物动力学的研究、储存、抑制形成、 预测生成等方面研究很广泛叫而对相变热精确计 算的分析却很少。相变热测量方法主要有卡计法、 差热分析法（DTA ）和差示扫描量热法（DSC ）等。 Handa1®、Rueff1"、Lievois"1等通过量热法对气体水 合物的分解热进行了测量，发现甲烷水合物在温度 为285 K条件下平均分解热为54.48 kj mol1;董福