表面活性剂对瓦斯水合物生成诱导时间影响
表面活性剂影响煤体瓦斯吸附解吸性能的实验研究
表面活性剂影响煤体瓦斯吸附解吸性能的实验研究杨春虎1,姚 建2,田冬梅3,康怀宇2(1.山西省乡宁县台头煤矿,山西乡宁042103;2.华北科技学院安全工程学院,北京101610;3.北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083)摘 要:在新鲜煤壁瓦斯涌出强度大的问题上,根据表面活性剂的润湿性、分散性、稳定性以及考察目的,选择十二烷基苯磺酸钠与洗涤灵按2 1的比例配制了实验试剂,提出了利用表面活性剂降低瓦斯涌出强度的技术方案,并在实验室做了颗粒煤对瓦斯的吸附与解吸实验。
实验结果表明:颗粒煤经过喷洒十二烷基苯磺酸钠和洗涤灵配制的表面活性剂溶液后,表面活性剂溶液能够很好地渗透煤体,使煤样润湿程度增加,堵塞了瓦斯的运移通道;活性剂溶液渗透到煤体孔隙内部,对煤体起到了降温的作用,低温有利于瓦斯吸附,抑制吸附瓦斯转化为游离瓦斯,瓦斯涌出强度会降低10%~40%左右,从这两方面达到降低瓦斯涌出强度、避免瓦斯超限的目的。
关键词:吸附;解吸;表面活性剂中图分类号:TD714+.4 文献标识码:A 文章编号:1003-496X(2009)05-0004-05Experi m ent al Study on Infl u ence of Surfactant on Gas Adsor ption and D esorption P erfor m ance of C oalYANG Chun-hu1,YAO Ji an2,T I AN D ong-m e i3,KANG H uai-yu2(1.T aitou CoalM ine,N ingx iang042103,China;2.Saf ety E n g ineer i ng C olle ge,N orth China Institute of Science andT echno logy,B eijing101601,Chi na;3.C i v il and E nvironm ent Engineering School,Universit y of Science and T echnologyB eij i ng,Beij i ng100083,China)Abstrac t:A na l ysis o f research papers i n t he occurrence o f co al gas,gas em issi on l aw s on the bas i s of surfactan t-re l a ted t heory,the use o f surfactants to reduce gas e m issi on i ntensity of t he techn ical precept In preli m i nary w ork,in accordance w it h t he w etti ng sur f ac tant,decentra lized,stab ility and i nspection purposes,t he cho ice o f LA S and de tergent acco rd i ng to the rati o o f2:1prepa ra tion o f the experi m enta l agent.By the use o f selected s u rfactant,i n the l abo ra tory to do the particles o f co al to gas adso rpti on and desorpti on ex peri m ent.The results sho w ed tha t:A fter spray i ng partic l es o f co al and detergent LA S preparati on of t he surfactant so l ution,the gas e m i ssi on i ntensity w ill be reduced10percent to40percent.Through ana lysis tha t the surfactant can be a good soluti on to infiltrate coa,l coa l-we tti ng to i ncrease t he degree to p l ug a gas m i gration channels;acti ve agen t so l uti on to the i n filtrati on of coal w ithin t he pores of the coa l p l ayed a ro le i n cooli ng down,Is conduc i ve t o low-te m pera t ure gas adsorp tion,i nh i b iti ng absorpti on of free gas i nto t he gas fro m t hese t w o areas to reduce gas e m i ssi on i ntensity,t he purpose o f avo i ding t he gas g aug e.K ey word s:adsorp tion;deso rpti on;s u rfactant实际采掘过程表明,将煤从煤壁采落的一段时间内(一般0~20m i n)是采掘工作面瓦斯超限和瓦斯爆炸的高发时期。
添加表面活性剂注水对煤体解吸瓦斯的影响分析
添加表面活性剂注水对煤体解吸瓦斯的影响分析陈绍杰;金龙哲;陈学习;孙成坤【摘要】利用自制的吸附-注水-解吸实验装置，开展了注纯水和注添加复配的表面活性剂溶液对吸附平衡煤样瓦斯解吸规律的影响实验。
研究结果表明：在相同解吸时间内，注纯水煤样的瓦斯解吸量比注表面活性剂溶液煤样的瓦斯解吸量大；随着注水压力的升高及添加表面活性剂注水，压力水能够进入煤体的更细微孔隙，水分对瓦斯的封堵作用更明显，煤样瓦斯解吸量均减小；添加表面活性剂可大幅度降低水的表面张力，提高煤体的润湿效果，对煤体解吸瓦斯影响显著。
%With the self-designed adsorption and water infusion and desorption device, the experiments of the influence of water infusion upon gas desorption of coal samples were done by injecting the pure water and the water added with surfactant solution. The results showed that the gas desorption amount of coal sample injected with the pure water was larger than that of coal sample injected with the water added with surfactant solution in the same desorption time. With the increase of water infusion pressure and the addition of surfactant solution into the water, the pressure water can enter the smaller pores of coal, the moisture played a more remarkable blocking role to the gas and the gas desorption amount of coal samples decreased. Adding surfactant solution into water can greatly reduce the surface tension of pure water and improve the wetting effect of coal body, so the water infusion by adding surfactant solution has obvious effect on gas desorption of coal.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】3页(P12-14)【关键词】表面活性剂;煤层注水;瓦斯解吸;表面张力【作者】陈绍杰;金龙哲;陈学习;孙成坤【作者单位】北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083; 华北科技学院安全工程学院，河北三河101601;北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083;华北科技学院安全工程学院，河北三河101601;中国矿业大学北京资源与安全工程学院，北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD712煤层注水是治理煤矿瓦斯灾害的一种有效措施，在我国煤矿取得了较为广泛的应用［1-3］。
CO_(2)水合物生成及流动特性研究进展
第23卷第2期重庆科技学院学报（自然科学版）2021年4月CO2水合物生成及流动特性研究进展李乐1陈小康2李青岭3朱倩谊1（1.江苏城乡建设职业学院公用事业学院，江苏常州213147；2-陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西榆林719000；3-中国石油山东销售分公司，济南250000）摘要:在深海油气田开发中，水合物堵塞会严重制约管输的效率及安全性。
基于CO2水合物，系统地综述了水合物生成动力学中诱导期的概念。
水合物从生成、流动到堵塞的整个过程中经历了多个阶段，其间流动参数不断发生变化;在不同的流动体系中，水合物的堵塞机理存在差异，其真实规律未得到统一认识o总结了现阶段水合物流动特性研究的不足，以及未来重点研究的方向。
关键词:水合物；生成动力学；流动特性；堵塞特性中图分类号:TE832文献标识码:A文章编号：1673-1980（2021）02-0021-08随着水合物应用技术的不断推广和天然气水合物的持续开采,ch4和CO2水合物的生成及其特性成了当前的研究热点’CO2水合物浆液是一种新型的两相蓄冷介质，其蓄冷密度大、相变温度适宜,具有良好的流动特性，适用于蓄冷系统载冷剂。
水合物在0R以上温度环境中可以稳定存在，其潜热输送密度为水密度的2~4倍,显示出较好的应用前景[1-4]o C\水合物俗称“可燃冰”，污染小，是世界上最咼（的清洁能源之一。
CH4和CO2既有共性，也有差异。
当ch、co2水合物处于低压环境时，其结构均为s型，光谱性能、机械性能、热力学性能一致，且其浆液具有牛顿流体的特点,密度小于水。
但在相同的温度条件下，与CO2相比,CH分子进入主体水分子所需的压力较高，在水相中的溶解度较低。
研究CO2水合物的生成及其堵塞特性，对于海底CO2封存技术和水合物应用技术具有指导性意义'1水合物的结构及性质1.1基本结构笼形水合物是在低温高压条件下形成的似冰状络合物（见图1）'这些笼形水合物的主体晶格由水分，水分形的体分，空腔都足够大，至少可以容纳一个客体分子[5'6]O 水合物的结构分为I、％、H型3种（见表1），其稳定性体分的种及其环境的度、压力条件’I型水合物的晶胞属于体心立方结构，％型水合物的晶胞属于面心立方结构,H型水合物的晶胞属于简单六方结构°I水合由 2和6大，共包含46个水分子，其理想表达式为8M-46\0,通常由CH、Xe、CO2工2生0等类似分子形成[7]o %型水合物由16个小空穴和8个大空穴组成,共包含136个水分子,其理想表达式为24M-136\0,通常由丙烷（C3HQ、异丁烷（CH10）、O2和N形成[8]°H型水合物有3种不同的空穴，共包含34个水分子，其理想表达式为6M-34HO。
水合物及诱导时间
气体水合物形成的诱导时间及其影响因素潘云仙, 刘道平, 黄文件, 徐新亚, 周文铸(上海理工大学动力工程学院, 上海 200093)摘要: 以气体水合物形成过程中的诱导现象为基础, 辨析了诱导时间的定义,归纳和总结了诱导时间的理论确定方法和实验确定方法, 分析了水分子结构、气体组分、扰动及驱动力等因素对诱导时间的影响, 认为明确的诱导时间基本概念和作用规律将对以后研究工作的开展起到积极作用。
关键词: 气体水合物; 形成; 诱导时间目前,气水合物在商业应用前景上的研究主要体现在3 个方面[1～5]: ①防止油气输送和加工设备中形成水合物——在一些温度较低的地区和海底管道内,可能形成气水合物, 容易造成管道堵塞和破坏加工设备,因此, 抑制水合物形成的研究首先在全世界范围内掀起了热潮;②以水合物方式对天然气进行储存和运输——此方式对天然气进行储运有很多优点, 如蓄能密度大、制备技术条件简单、性能稳定、储存安全, 并可以有效地进行天然气水合物的再气化, 将固体状水合物直接转化成可使用的气态天然气, 非常经济有效, 因此, 国内外普遍认为,水合物储运技术有可能替代气体液化技术而成为未来天然气大规模储运手段之一; ③分解天然形成的水合物并从中获得能源气体——永久冻土带和深海沉积层中存在着大量的天然气水合物, 关于分解出水合物中的天然气以缓解日趋紧张的能源问题已受到人们的普遍关注。
前两项应用研究中, 诱导时间的研究起着至关重要的作用。
较长的诱导时间能使流体从产品设备传到处理设备而没有水合物产生, 可以有效解决天然气输送过程中出现的堵塞现象; 较短的诱导时间可使水合物快速形成, 进行有效的工业储存。
因此, 诱导时间是个非常重要的动力学参数, 可作为水合物形成快慢的有效判断标准之一。
在气水合物形成过程中, 它的出现和重要性已为很多学者所证实。
尽管在此方面已经进行了一些相关的研究工作, 但由于其影响因素多, 宏观表征难以区分, 因此在基本概念、理论和实验的确定标准、方法等方面没有形成统一的认识。
表面活性剂在瓦斯水合物生成过程中的热力学作用
关键词 ：瓦斯 ；水合 物Ｉ表 面活性剂 ｝热力学作用 ；相平衡
中 圈分 类 号 ：Ｔ １ Ｄ ７３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：Ｏ ３ — １ ５ （０ ６ １— ２ ９ 一Ｏ ４８ １７ ２０） ２ ７３ ５
Ｔｈ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｆｅ ｔｏ ｕ ｆ ｃ ａ ｔｏ ａ ｙ ｒ ｔ ｏ ｍ ａ ｉ ｎ ｅ ｍｏ ｙ ａ ｃｅ ｆ ｃ ｆｓ ｒ ａ ｔ ｎ ｎ ｇ ｓｈ ｄ ａ ｅ ｆ ｒ ｔｏ
Ｌ。 ＿ ）分别组成的 ３种气一 煤一 液一 水合 物反应体 系实验测定了水合物生成时 的相平衡参数 ，与同样温 度和压 力条件 下相平衡计算值 比较 ，结果 表明 ，表 面活性 剂 的加入 有效地 改变 了水 合物生 成 的热力 学条 件． 例如 ，在 Ｔ４／ ０ Ｔ８ （． ０ ｌ ）实 验体系 中，当压力为 ２． ７ＭＰ 时 ，水合物 生成相 平衡 温度为 ２ ． ℃ ，比纯水 中提 ０ Ｏ ０ １ｍｏ ・Ｌ ２ ６ ａ ２６
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第５ ７卷 第 ｌ ２期 ２０ ０ ６年 １ ２月
化
Ｖ０ ＿ ７ Ｎｏ １ ｌ５ ．２
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｃｈ ｍｉａ Ｉ ｄ ｓｒ ａ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｏ ｒ ａ ｆ ｅ ｃｌ ｎ ｕ ｔｙ ｎ ｇ ｎ ｅｉｇ
ｔ ｅ ｍｏ ｙ ａ ｃｃ ｎ ｉｉｎ ｆ ｈ ｄ ａｅ ｆ ｒ ａｉｎ， ｔ ａ Ｓ ｔ ａ ｈ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｏ ｄｔｏ ｓ ｏ ｙ ｒ ｔ ｏ ｍ ｔｏ ． ｈ ｔ ｉ Ｏ ｓ ｙ， ｔ ｅ ｅ ｆｃ ｆ ｒ ｓｒｃ ｉｎ ｏ ｓ ｒａ ｔ ｎ ｈ ｆｅ ｔ ｏ ｅ ｔｉｔ ｆ ｕ ｆｃａ ｔ ｏ
Ｄｅ ｅ ｅ ２ ０ ｃ ｍｂ ｒ ０ ６
表面 活 性 剂在 瓦斯水 合 物 生成 过 程 中的 热 力学 作 用
煤炭学报(论文模板)
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瓦斯含量法预测突出危险新技术的试验研究*论文题目要精炼、醒目，去掉“研究”字样，一般不超过20个字。
张文冰1,2,3，周天才2,3，文天书3，赵敏敏2,3作者姓名之间用逗号隔开；如果作者单位有多个，要分别在作者名上角标记相应的1.2.3…。
稿件一经本刊录用，作者将不能有任何改动，请在投稿时确定。
（1.中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京100083；2.山东科技大学灾害预测与控制重点实验室，山东青岛266510；3.煤炭科学研究总院重庆分院，重庆400037 ）单位具体格式为：一级单位名称二级单位名称，单位所在省（直辖市）市邮编摘要：运用自制的可视化实验设备，进行了表面活性剂吐温（T40，1×10-3 mol/L、T40，2×10-3 mol/L、T40/T80（1:1），1×10-3 mol/L）在瓦斯水合过程中影响研究，结合煤层高压注水中添加表面活性剂R1-89的现场研究，分析了表面活性剂在瓦斯水合三阶段的主要作用。
认为在煤层注水阶段表面活性剂的加入降低了液体表面张力和注水压力，使注水速度加快，煤体得到均匀润湿；在水合物诱导阶段表面活性剂的胶束化增加了瓦斯气体的溶解度，促进了气体在溶液中过饱和，推动了水合物晶核生长，缩短了诱导时间；在水合物生长阶段表面活性剂胶束对溶于其中的气体分子和吸附于其周围的水分子的束缚作用，相当于降低了体系的温度，改变了水合物生成热力学条件。
摘要中一般不出现公式，去掉“本文”等第1人称字样，不出现参考文献序号。
摘要中应包括目的，方法，结果和具体的结论，中文摘要一般不少于300字。
摘要是能否被Ei检索的关键部分，所以应特别注意。
关健词：瓦斯含量；突出预测；敏感性；预测深度关键词尽量选用规范词，一般列3～6个关键词，词间加分号。
不同表面活性剂对甲烷水合物生成的影响
不同表面活性剂对甲烷水合物生成的影响孟汉林;郭荣波;王飞;罗生军;徐海波【摘要】To study the effects of different surfactants on methane hydrate formation,anionic sodium dodecyl sulfate (SDS),cationic dodecyltrimethylammonium-bromide (DTAB) and nonionic dodecyl alcohol ethoxylates (AEO) were used in methane hydrate formaiton.The effects of the properties of surfactants (such as critical micelle concentration) and wettability of surfactant solutions on inner face of reactor sidewall to methane hydrate formation was studied.The results showed that the promotion mechanism of DTAB and AEO to methane hydrate formation was micelle effects.For SDS,the hydrate formed initially at the gas/liquid/solid interline as porous structures,which could keep the continuous gas/liquid contact under the capillary effect.%为探究表面活性剂对于水合物生成的促进机理,文章选取了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS),阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)进行甲烷水合物的生成实验.测试了表面活性剂的特性(如临界胶束浓度)、表面活性剂溶液在反应釜内表面的润湿性对水合物生成过程的影响,并对DTAB进行搅拌增强实验.实验结果表明:以DTAB和AEO为促进剂时,促进机理为胶束作用,水合物在反应釜底部生成;以SDS为促进剂时,水合物在气/液/固三相交界处开始生成,由于形成多孔结构的水合物,可以利用毛细作用不断的促使反应液与气体保持接触,从而使其对水合物生长的促进效果更佳.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2017(035)003【总页数】8页(P329-336)【关键词】天然气水合物;表面活性剂;促进机理【作者】孟汉林;郭荣波;王飞;罗生军;徐海波【作者单位】中国海洋大学化学化工学院,山东青岛266000;中国科学院青岛生物能源与过程研究所,山东青岛266000;中国科学院青岛生物能源与过程研究所,山东青岛266000;山东省沼气工业生产与利用工程实验室,山东青岛266000;中国海洋大学化学化工学院,山东青岛266000【正文语种】中文【中图分类】TK6;P618.13水合物是水分子和气体分子在一定的压力和温度条件下形成的笼状晶体化合物。
二氧化碳水合物动力学促进剂研究进展
2018年第37卷第2期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·517·化 工 进展二氧化碳水合物动力学促进剂研究进展孙贤，刘德俊（辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001）摘要：利用水合物法捕获二氧化碳是当今世界的研究热点，但其应用受到了水合物的生成条件苛刻、生成速率缓慢等问题的限制，故需要利用特定促进剂来改善水合物法分离气体的性能。
本文从动力学促进剂对二氧化碳水合物生成的影响效果和促进机理两个方面的研究进展进行了分析和介绍：在影响效果方面，主要阐述了不同类型动力学促进剂对水合物生成产生不同的影响以及在高浓度时对水合物生成产生的抑制作用，并分别分析了其原因；在促进机理方面，总结了国内外各学者的研究成果，并指出现有各种关于动力学促进剂促进机理的理论存在的不足。
此外，还提出了未来关于二氧化碳水合物动力学促进剂的发展方向：一是着重研究动力学促进剂对水合物生成促进效果与其含有基团的关系；二是目前关于动力学促进剂促进水合物生成机理还没有统一定论，这可能是由于目前的研究主要集中在促进剂对水合物外部形态的改变而未探讨促进剂对水合物内部结构的改变，因此促进剂对水合物内部结构的改变上需进一步研究。
关键词：二氧化碳；水合物；动力学；机理中图分类号：TQ022.115 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）02–0517–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613. 2017-0987Advances in carbon dioxide hydrate kinetic additivesSUN Xian ，LIU Dejun（College of Petroleum Engineering ，Liaoning Shihua University ，Fushun 113001，Liaoning ，China ）Abstract ：It is a hot topic to capture carbon dioxide by forming hydrate. However its application islimited due to the harsh formation conditions of carbon dioxide hydrate and low yield rate of hydrate. Using additives can improve hydrate separation effect. The advances in carbon dioxide hydrate kinetic additives at home and abroad were introduced and analyzed from two aspects ，the enhancement of kinetic additives on carbon dioxide hydrate generation and the mechanism of additives promoting carbon dioxide formation. For the enhancement of kinetic additives ，the effects of different types of kinetic additives on hydrate formation and the inhibitory effect on hydrate formation at high concentrations were discussed. In terms of the mechanism of additives promoting carbon dioxide formation ，the recent research results were summarized and the shortcomings of the mechanism were pointed out. In addition ，the lack of carbon dioxide hydrate kinetic additives and the future development of future researches were also discussed. The relationship between the effect of kinetic additives on hydrate formation and its containing groups needs to be further studied; secondly ，there is no unified conclusion about the mechanism of hydrate formation by kinetic additives ，which may be due to the fact that the current study focuses on the change in the external form of the hydrate and does not explore the change in the internal structure of the hydrate ，so the effect of additives on the hydrate internal structure changes needs to be further studied.Key words ：carbon dioxide ；hydrate ；kinetic ；mechanism研究。
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第27卷第4期 辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2008年8月 V ol.27 No.4 Journal of Liaoning Technical University （Natural Science ） Aug. 2008收稿日期：2006-12-22 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50574038)；黑龙江省自然科学基金(B2007-10)；哈尔滨市科技创新人才专项基金资助项目(2007RFXXS050)；国家安全生产监督管理总局安全生产科技发展指导性计划项目资助(07-03)。
文章编号：1008-0562(2008)04-0492-04表面活性剂对瓦斯水合物生成诱导时间影响孙登林1,2，吴 强1，张保勇1（1. 黑龙江科技学院 安全工程学院，黑龙江 哈尔滨 150027；2. 辽宁工程技术大学 资源与环境工程学院，辽宁 阜新123000）摘 要：为了揭示表面活性剂在瓦斯水合物生成过程的促进作用规律，利用可视化水合物实验设备，研究了5组表面活性剂溶液体系（T40，1.0×10－3 mol·L -1；T80，1.0×10－3 mol·L -1；T40/T80，1.0×10－3 mol·L -1；SDS ，10.0×10－3mol·L -1；SDBS ，2.0×10－3 mol·L -1）中瓦斯水合物的生成过程，运用直接观测法测定了水合物生长的广义诱导时间，结合建立的水合物诱导时间模型对实验数据进行了计算和分析。
结果表明：表面活性剂的加入降低了溶液的表面张力，促进了烷烃类气体溶解，加快了晶核形成过程，缩短了水合物生成的诱导时间。
该成果对运用水合物技术储运瓦斯具有一定理论价值。
关键词：瓦斯水合物；表面活性剂；诱导时间；瓦斯储运 中图分类号：TD 713 文献标识码：AEffect of surfactant on induction time of gas hydrate formationSUN Denglin 1,2，WU Qiang 1，ZHANG Baoyong 1*(1. Department of Safety Engineering & Technology, Heilongjiang Institute of Science & Technology, Harbin 150027, China; 2. College of Resource and Environment Engineering, Liaoning TechnicalUniversity, Fuxin 12300, China)Abstract ：To find out the acceleration effect of surfactant on the process of gas hydrate formation, gas hydrateformation processes in five groups of surfactant solution systems （T40，1.0×10－3 mol·L -1；T80，1.0×10－3mol·L -1；T40/T80，1.0×10－3 mol·L -1；SDS ，10.0×10－3 mol·L -1；SDBS ，2.0×10－3 mol·L -1）were investigated using the visual hydrate equipment, and the generalized induction time was measured by means of the direct observation method. The experimental data were calculated and analyzed combined with the calculation model of induction time. The results show that the addition of surfactant decreases the surface tension of the solution, which facilitates the gas dissolution, quickens the crystal nucleus formation, and shortens the induction time. The results are of important theoretical value to the mine gas storage and transport based on gas hydrate technique. Key words ：gas hydrate ；surfactant ；induction time ；mine gas storage and transportation0 引 言煤矿瓦斯（煤层气）是造成煤矿井下事故的主要原因之一，同时也是一种清洁能源[1-3]，开发利用瓦斯资源，对改善煤矿安全生产条件、保护生态环境、缓解常规油气供应紧张状况、实施国民经济可持续发展战略等均具有重要的意义[4]。
鉴于瓦斯水合物（Gas Hydrate ）具有含气率高、生成条件温和等优点，吴强等[5-8]于2000年开始了利用水合原理储运瓦斯技术的基础研究。
该技术主要机理是：在较低温度、较高压力条件下，采用向反应体系中添加有利于水合物生成的表面活性剂等方法，改善瓦斯水合物形成热力学条件，缩短水合物生成诱导时间，增大水合物生成速度，提高水合物含气率，达到瓦斯固化储运的目的。
水合物技术应用的首要关键是促使瓦斯水合物尽快生成，因此研究水合物快速高效生成的促进剂是当前的重点之一，进行不同类型表面活性剂对瓦斯水合物生成诱导时间影响研究十分必要。
本文研究了4种表面活性剂（T40、T80、SDS 、SDBS ）构成的5组反应体系中瓦斯水合物生成过程，利用直接观测法测定了不同表面活性剂溶液体系中水合物生成诱导时间。
第4期 孙登林，等：不同类型表面活性剂对瓦斯水合物生成诱导时间影响 4931 相关计算理论建立水合物生成过程包括水合物晶体成核和晶体生长两大阶段。
水合物晶体成核阶段是晶粒生成和溶解的过程[9]，晶粒的溶解是为了形成更大尺寸的晶粒以保证晶核的继续生长，当晶核直径达到临界尺寸后，晶体成核阶段结束，水合物晶体进入生长阶段。
水合物生长诱导时间的定义主要有两种：一为系统由初始平衡状态到晶体成核阶段结束所需的时间[10-11]，Kashchiev 称之为单核理论；一为系统由初始平衡状态到晶体成核阶段后，进而继续生长达到可视晶体阶段结束这一过程所需的时间[11-12]，Kashchiev 称之为多核理论，笔者将此两种理论分别称之为水合物生长诱导时间的狭义定义和广义定义。
由Kashchiev-Verdoes-van Rosmalen 方程[13]，狭义诱导时间可以由式(1)表示，当气体水合物生成过程中添加表面活性剂影响后，诱导时间表达式变为式(2)()()1/1spe 1/md mdd t md bG J α+⎡⎤=+⎣⎦（1）式中，m 为水合物晶体生长指数，通常取1/3～1；d 为晶体生长维数，取1～3；αd 为观测分数；b 为数值形态因子；G 为晶体生长常数，m 1/m ⋅s -1，当m =1时，其单位为m ⋅s -1。
()()()1/111md mdg s n s speC k C t +⎡⎤=++⎢⎥⎣⎦（2） 式中，k g 为晶体生长点吸附常数；C s 为表面活性剂摩尔浓度；k n 为晶体成核点吸附常数。
Sohnel [14]将广义诱导时间表示如下gen spe g t t t =+ （3）式中，t gen 为广义诱导时间；t spe 为形成临界晶核所需的时间，即狭义诱导时间，取决于过饱和度等因素；t g 为临界晶核生长到可视晶核所需时间，决定于可视晶核的大小及从临界晶核到可视晶核的生长率。
本文选择直接观测法[15,16]测定水合物生长的广义诱导时间。
2 实验研究与讨论2.1 实验设备及试剂本项目实验装置系统见文献[8,17]。
本文实验研究了5个表面活性剂体系，具体参数见表1。
主要试剂有：合成瓦斯气源（组分1：甲烷87.66%、乙烷2.61%、丙烷6.19%、二氧化碳3.54%；组分2：甲烷85.77%、乙烷4.27%、丙烷3.86%、二氧化碳6.10%；组分3：甲烷99.99%）；表面活性剂T40、T80、SDS 、SDBS 及蒸馏水等。
表1 瓦斯水合物生成实验体系的具体参数 Tab.1 parameters of experimental systemsfor gas hydrate formation实验环境热力学条件 实验体系表面活性剂摩尔浓度/mol·L -1温度/℃压力/MPa气源 类型 1 T40 1.0×10－3 20.0～25.6 21.00～24.20 1 2 T80 1.0×10－3 11.9～19.0 11.59～12.442 3T40/T801.0×10－3 18.1～21.2 16.24～18.001 4 SDS 10.0×10－37.1～12.0 9.11～10.803 5 SDBS 2.0×10－3 8.9～15.9 9.47～10.1932.2 实验结果与计算体系1实验开始时温度25.6 ℃时、压力24.2 MPa ，开始缓慢制冷，140 min 时有晶粒出现，从205 min 开始显著生成水合物，随着瓦斯气体生成水合物，压力缓缓下降，至1000 min 左右水合物生成基本停止，实验过程中温度压力随时间变化情况见图1。
体系2实验开始时温度19.0 ℃、压力12.44 MPa ，开始缓慢制冷，185 min 时有晶粒出现，从210 min 开始显著生成水合物。
随着瓦斯气体生成水合物，温度在起伏变化，至270 min 左右水合物生成基本停止，实验过程中温度压力随时间变化情况见图2。
体系3实验开始时温度28.1℃时、压力19.14 MPa ，开始缓慢制冷，150 min 后温度降低为21.2℃，停止制冷。
830 min 时有晶粒出现，975 min 时开始下部显著生成水合物，上部有部分生成，容器后壁有类似冰粒的附着物，此时温度18.1 ℃，压力17.64MPa 。