多孔介质中甲烷水合物的分解特性
天然气水合物

一般来说, 人为地打破天然气水合物稳定存在的温压条件使其分解, 是目 前开采天然气水合物的主要途径。但是要考虑到天然气水合物作为储存 区地层的构成部分,在稳定该区域地层方面起着相当重要的作用。 众所周知, 二氧化碳是最重要的温室气体, 其在大气中含量增高是导致全 球气候变暖的主要原因之一。因此深海地层处置被认为是减少CO2排向 大气的有效手段。研究显示,当CO2 被收集起来并注入深海地层,将形 成CO2 水合物。 因此人们设想,若将CO2注入天然气水合物聚集层,既能将其中的CH4 置换出来, 又能有效减少CO2 向大气排放,还可以保持地层的稳定性 。由此Ebinuma及Ohgaki等于1996年提出了CO2 置换法开采天然气水 合物。
天然气水合物
天然气水合物简介
天然气水合物是在一定条件下由轻烃、二氧 化碳及硫化氢等小分子气体与水相互作用形 成的白色固态结晶物质,是一种非化学计量 型晶体化合物,或称笼形水合物,也称为可 燃冰、甲烷水合物、甲烷冰。
在自然界发现的天然气水合物多为白色、淡 黄色、琥珀色、和暗褐色,呈亚等轴状、层 状、小针状结晶或分散状。
形成原因
海洋生成
有两种不同种类的海洋存量。 最常见的绝大多数都是甲烷包覆于结构Ⅰ型的包合物,而且一般都 在沉淀物的深处才能发现。在此结构下,甲烷中的碳同位素较轻,因此 指出其是微生物由CO2的氧化还原作用而来。 在接近沉积物表层所发现较少见的第二种结构中,某些样本有较高 比例的碳氢化合物长链包含于结构Ⅱ型的包合物中。其甲烷的碳同位素 较重,据推断是由沉积物深处的有机物质,经热分解后形成甲烷而往上 迁移而成。
当存在游离水时,CO2 比CH4有更高的亲和势,更易使游离水形成水合 物,这有利于反应向正方向进行。 CO2与CH4的水合物均为结构Ⅰ型,发生在CO2与CH4水合物之间的置换 反应方程式为:
甲烷水合物在人工毛细管沉积物柱中的形成和分解

M e h n y r t r a i n a s o i to n Po o e i r e n a t a e H d a e Fo m to nd Dis c a i n i r us M d a Fo m d i S n h tc Ca il r be y t e i p la y Tu
第2 4卷
第 3期
现
代地Biblioteka 质 Vo . 4 NO 3 12 .
21 00年 6月
GE C ENC 0S I E
Jn2 1 u .00
甲烷 水 合 物在 人 工 毛 细管 沉 积物 柱 中的形 成 和分 解
陈 敏 ,业渝光 ,吕万军 一 ,刘昌岭 ,解 习农 ,王菲菲 ’
( .中国地质大学 资源学 院,湖北 武汉 1 407 30 4;2 .国土资源部 海洋油气资源和环境地质重点实验室,山东 青岛 26 7 ) 6 0 1 26 7 60 1 3 .青 岛海洋地质研究所 ,山东 青岛
摘要 :天然气水合物在海底 的形成 与沉积物性质密切 相关 ,沉积物 的粒度 、孔 隙度 、矿 物组成等 都可 以影 响到水合物 的成核生长 。通过拉曼测试 和显微镜下观察人工毛细管模 拟沉积物 中 C H 水合 物的形成和分 解过程 ,实验发 现无论是 在气液界面还是在溶有过饱和 C 的流体 内,水合 物都 能够 成核形成 ,但水合物更 容易在气 液和 固液界 面成核 ,并迅 H 速生长 ;水合物在较大粒 径石英砂 (9~5 m) 3 3 形成 的孔隙内的成核机会 比在粘土粒级 的砂粒孔 隙中的机会更大 ;水合 物晶体主要呈发丝状附着于沉积物颗粒 表面。
《多孔介质天然气水合物开采的基础研究》范文

《多孔介质天然气水合物开采的基础研究》篇一一、引言多孔介质天然气水合物(Natural Gas Hydrate,简称NGH)是一种新型的清洁能源,具有巨大的开发潜力。
随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,对多孔介质中天然气水合物的开采技术研究显得尤为重要。
本文旨在探讨多孔介质天然气水合物开采的基础研究,包括其形成机理、开采技术以及可能面临的问题和挑战。
二、多孔介质天然气水合物的形成机理多孔介质天然气水合物是在一定的温度、压力条件下,由天然气分子与水分子在多孔介质中形成的晶体化合物。
其形成机理主要包括:气体分子在低温高压环境下与水分子结合,形成水合物晶核,并逐渐长大成为稳定的水合物结构。
这一过程受温度、压力、气体组成、水分子活性等多种因素的影响。
三、多孔介质天然气水合物的开采技术多孔介质天然气水合物的开采主要涉及开采方法和工艺控制两方面。
首先,常用的开采方法包括降压法、加热法、化学试剂注入法等。
降压法是通过降低储层压力使水合物分解;加热法是通过加热储层提高温度,使水合物分解;化学试剂注入法则是通过向储层中注入特定的化学试剂,促进水合物的分解。
其次,工艺控制方面,需要充分考虑多孔介质的特性、气体的性质以及环境条件等因素,确保开采过程的安全和高效。
四、基础研究内容及方法针对多孔介质天然气水合物的开采,基础研究主要涉及以下几个方面:1. 实验研究:通过模拟储层环境,对不同方法进行实验研究,了解各种因素对水合物分解的影响及机制。
2. 理论模型研究:建立数学模型和物理模型,描述水合物在多孔介质中的形成和分解过程,为开采提供理论依据。
3. 数值模拟研究:利用计算机技术进行数值模拟,预测不同开采方法的效果和可能遇到的问题。
4. 现场试验研究:在具备条件的地区进行现场试验,验证理论模型和数值模拟的准确性。
五、面临的挑战与问题尽管多孔介质天然气水合物的开采具有巨大的潜力,但仍面临诸多挑战和问题。
首先,储层条件复杂多变,需要深入研究多孔介质的特性和气体性质对水合物形成和分解的影响。
燃烧的冰块—甲烷水合物

篇名燃燒的冰塊—甲烷水合物作者顏鵬洲。
國立大里高級中學。
二年八班壹●前言甲烷水合物廣泛分布於極區永凍層及陸緣海域等處。
全球甲烷水合物的甲烷蘊藏量,在標準溫壓環境下,保守估計至少有20 1015 m3,其所含有機碳總量達1X1019 g,約為目前已知全球化石燃料等能源資源之有機碳總儲量的兩倍,極可能成為二十一世紀最重要能源資源之一。
歐、美、日等國家對於氣水合物的研究,已日漸發展成為包括氣水合物地質學〈氣水合物普通地質學、氣水合物區域地質學、氣水合物海洋地質學〉、氣水合物地球化學、氣水合物區域工程地質學、氣水合物地球物理調查及氣水合物與全球氣候變遷在內的一門新興研究領域,惟國內各界普遍對於甲烷水合物並不熟悉。
因此,本文旨在介紹甲烷水合物的特性,期望國內各界能儘早重視並投入此項極有潛力的能源資源之各項研究與技術開發。
貳●正文天然氣水合物〈natural gas hydrates〉簡稱為氣水合物〈gas hydrates〉,是由主成分水分子組成似冰晶籠狀架構,將氣體分子等副成分包裹於結晶構造空隙中之一種非化學計量〈non-stoichiometric〉的籠形包合物結晶。
所包合的氣體分子組成可能有甲烷〈CH4〉、乙烷〈C2H6〉、丙烷〈C3H8〉、異丁烷〈C4H10〉、正丁烷〈C4H10〉、氮〈N2〉、二氧化碳〈CO2〉或硫化氫〈H2S〉等。
自然界產出的氣水合物所含氣體分子組成常以甲烷為主,故也有些學者將氣水合物通稱為甲烷水合物〈methane hydrate〉。
由於它是一種非化學計量性的籠型結晶化合物,甲烷氣與水分子的結合不需任何鍵結〈如化學鍵或離子鍵等〉,此特性與一般依庫倫力鍵結形成的水合物〈如鹽與水〉完全不同,為避免字義上的混淆,部份學者稱之為甲烷氣水包合物〈methane clathrate〉。
不過,大部分學者仍習慣稱為甲烷水合物,本文亦沿用甲烷水合物一詞。
甲烷水合物外觀猶如純白潔淨之半透明至不透明狀的冰塊,常溫常壓的環境下,很容易解離成甲烷氣與水,只要有火源將它點火燃燒,即可自我持續燃燒直至殆盡,形成冰火或水冰火共存的特異現象。
活性炭中甲烷水合物的分解动力学

活性炭中甲烷水合物的分解动力学1. 概述活性炭是一种有机物质,其结构由一系列的碳环,框架结构和极性功能基团组成,用于吸附污染物。
活性炭具有大量的孔隙,可以容纳大量有机分子,并具有良好的吸附性能。
由于活性炭的大量孔隙,其中可以吸附大量的有机物质,其中包括水合物,如甲烷水合物。
由于活性炭具有良好的热稳定性,因此可以用于处理含有甲烷水合物的废气。
因此,有必要研究甲烷水合物分解在活性炭上的动力学。
2. 研究内容甲烷水合物在活性炭上的分解动力学研究是指在活性炭表面上,甲烷水合物的分解反应的动力学机理及其影响因素的研究。
该研究的主要内容包括:(1)甲烷水合物在活性炭上的吸附特性;(2)活性炭表面上甲烷水合物的分解反应;(3)活性炭表面上甲烷水合物的分解反应的动力学机理;(4)甲烷水合物分解反应的影响因素,包括活性炭表面结构,温度,pH值,氧浓度和其他可能影响甲烷水合物分解反应的因素。
3. 吸附特性活性炭表面的孔隙结构决定其吸附性能,孔隙内的水分子可以与有机物质形成氢键,从而形成稳定的吸附体系。
由于活性炭表面具有大量的氢键官能团,因此可以吸附大量的有机物质,包括甲烷水合物。
此外,由于活性炭表面具有很高的极性,因此具有良好的水合作用,有利于甲烷水合物的吸附。
4. 分解反应活性炭表面上的甲烷水合物可以通过水解反应分解,其反应方程式为:CH4·H2O→CO2+2H2。
该反应可以通过催化剂的引入来加速,其中常用的催化剂包括金属催化剂,如铂催化剂,钯催化剂和钴催化剂,以及无机催化剂,如氧化铝和氧化锆。
在此反应中,催化剂的作用是加速甲烷水合物的分解,使反应能够发生。
5. 动力学机理甲烷水合物在活性炭上的分解反应的动力学机理主要是由几个步骤组成的,包括水合作用,甲烷水合物的吸附和分解反应。
甲烷水合物首先与活性炭表面的氢键官能团形成水合作用,从而形成稳定的吸附体系;然后,通过催化剂的作用,甲烷水合物可以通过水解反应分解成CO2和H2。
水合物实验方法研究 ppt课件

Page 6
甲烷水合物热稳定性的研究
降低反应釜温度至预定分解温度; 稳定8h 后, 打开 高压釜放空阀慢速排出釜内气体至其压力高于平衡 压力0.1MPa, 然后快速排除气体至常压, 每次快速 排气过程时间恒定。用排水法测量甲烷水合物的常 压分解速度, 分解试验结束后, 升温化解水合物, 测 定其总储气量。
⑦ 4 h 后,若仍有痕量的水合物晶体悬浮于溶液表面或粘附在反 应釜内壁上,则此时的压力即为该温度下的水合物生成压力。 若在 4 h 内生成的水合物晶体全部化解,说明此时的压力低 于体系平衡压力,需将压力调整至一较高值(增幅为0.02 MPa),并再次让体系稳定 4 h,直至体系达到平衡,最终测 得合成气在该体系温度下的生成压力。
Page 18
水合物法分离合成气实验研究
孙 强, 刘爱贤, 郭绪强 (中国石油大学(北京) 化学工程学院, 北京 102249)
分别测定了煤气化合成气在纯水以及两种不同浓度(6 %(mol)和 5 %(mol)的四氢呋喃(THF)水溶液中的水 合物生成条件。
实验采用去离子整理水配置的0.05mol、0.06mol THF溶 液,手动加压,温度范围278.15 ~293.15 K。
甲烷水合物开发利用技术研究

甲烷水合物开发利用技术研究一、甲烷水合物概述甲烷水合物(Methane Hydrates,简称MHs)是一种特殊的天然气水合物,是天然气和水在高压下形成的一种化合物。
MHs富集在大洋深部沉积物和极地地区的海洋沉积物中,成为了可再生能源领域中备受关注的资源。
二、甲烷水合物开采技术概述甲烷水合物的开采主要包括两个方面:一是在岸开采的技术,二是海上开采的技术。
1.在岸开采技术在岸开采技术主要通过钻探沉积物,然后将沉积物加压及加热的方法来将MHs分解出来。
在此技术中主要可以使用水蒸气加压法、不同介质加压法等技术。
水蒸气加压法顾名思义是利用水蒸气对沉积物进行加压,然后加热的手段来将MHs分解出来。
此技术主要有混合气体法和地下加热法。
混合气体法是使用混合气体加压,然后加热的方式将MHs分解。
地下加热法是通过加热地下沉积物将MHs分解。
通过在钻孔内的电热丝来降低分解起始温度,掌握埋藏层温度分布等来控制MHs的分解。
不同介质加压法是将不同介质作用于沉积物,然后再加热的方式来将MHs分解。
这种方法主要是将甲醛加入沉积物中,因为甲醛具有很好的溶解性和渗透性,可以将甲烷水合物快速分解,而分解后的甲烷会避免和甲醛反应形成MHs而被释放。
2.海上开采技术海上开采主要有水下采集和海上生产两种方式。
(1)水下采集:水下采集主要是在水下使用现场采集器进行采集。
通常先将水下采集器置于MHs层底部后,启动泵将水从采集器内抽取出来,从而形成低压区,甲烷会从MHs内部向低压区聚集,同时采集器内壁会形成聚集甲烷的水蒸气层,情况下聚集到一定程度时便会塞住引起阻塞。
此时可以向采集器内部导入空气或水来改变内部压强从而破坏聚集。
这样就会使MHs释放甲烷并随着水混入采集器,形成水甲烷混合物。
最后,将水甲烷混合物送到甲烷提取和脱水的装置中,提取甲烷。
(2)海上生产:海上生产主要是在沉积物上施放热载体,形成MHs分解的温度和压力条件,这种方式的优点是可以消除水下开采的困难和成本,也可以实现大规模工业生产。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
高 等 学 校 化 学 学 报
CHE CAL J MI OURNAL OF CHI NES E UNI VERS TI I ES
No. 9
14 8 8~1 5 84
多 孔 介 质 中 甲烷 水 合 物 的 分 解 特 性
了 甲烷水 合物 在不 同孔径 与粒 径多 孔介质 中的分 解 特性 数 据 ( 力 一 问关 系 ) 压 时 ,研 究 了在 多孑 介 质 中 L 体 系 的温度 、 始生成 压力 、多孑介 质平 均孔径 与粒径 对 甲烷水 合物 分解 特性 的影 响. 初 L
收稿 日期 : 000 -4 2 1 -11 . 基金项 目:国家 自然科学基金( 准号: 0 7 1 3 5 84 9 )、中科院知识创新 工程重要方 向项 目( 批 2733 ,0708 批准号:K C 2Yw一X ) G X - 3 6 、中
径分别为 9 0 ,1.5 7 9 .3 2 9 ,1.6和 3 .0F 32 m,其中孔 径为 1. 5n l 29 m的多孔介 质采 用 了 3个粒径 范围 , 分别 为 0 15~ . 5 , .5 0 2 0和 0 30~ .5 m; .0 0 10 0 10~ .0 . 0 0 4 0m 其它 孔径 的多孔介质 的粒径 范 围为 0 15~0 10 m .0 .5 m. 在封 闭的条件下 测 定 了不 同 温度 与不 同初始 生 成压 力 下 甲烷水 合 物 的分 解 实验 数 据 ( 验 温度 范 围为 实 2 9 1 2 8 1 初始生成压力范围为 4 1~1. a , 6 . 5~ 7 . 5K, . 10MP ) 结果表明 , 水合物的分解速度随着初始生成压力 的增加 和水浴温度 的降低而升高 ,也随孔径的增加 而升高 , 但随多孔介质粒径的增大而降低.在孑 径较大和 L 分解温度较低 时 , 多孔介质 中水合物分解引起 的温度降低会使水 结冰 , 从而减缓水合物的分解速度. 关键 词 甲烷水合物 ; 分解特性 ; 多孔介质
甲烷 水合 物在 活性 炭 中的分解 速度 非常快 , 研究 组 同时建立 了描 述 甲烷水 合物 在活 性 炭 中分解 动力 该
学 的数学模 型 .Y ui等 。 用一 维模 型研究 了多 孔介质 中水 合物 的分 解 动力 学 , 现 当多孔 介 质 中 os f 。 利 发 水合 物 的分解速 度较 大 时能够 引起 明显 的温度 降低 ,当分 解 温度 接 近冰 点 时会 使体 系 中 的水结 冰 , 从 而 中断分 解过程 , 没 有对 多孔介 质 的粒 径 特性 进 行 研究 .海底 沉 积 物一 般 具 有 不 同 的孑 径 和粒 径 , 但 L
烷水合 物 的开采 方法 , 多孔 介质 中甲烷水合 物分解 特性 的研究 显 得尤 为重要 . 对
水 合 物分解 特性 的研 究 主要 集 中在纯 水体 系 中.Km等 ¨ i 在 24~ 8 7 2 3K和 0 1 69 a .7~ .7MP 条件 下利 用带搅 拌 的反应 釜进 行 了 甲烷水 合物 分解 动力学 研究 ,结果 表 明 ,水 合物 的分 解 速度 与 颗粒 表 面
多孔 介 质 的特性 对水 合物 的生 成和 分解有 着重 要 的影 响 , 考察 多孔 介质 的特性 对 甲烷 水合 物 的分 解过 程 的影 响乃至 甲烷 水合物 开采 技术 的研究 显得 尤为 重要 . 本 文在水 浴温 度为 2 9 1 6 . 5~2 8 1 初始 生成 压力 范 围为 4 1~1. P 7 . 5K, . 10 M a的静 止 条件 下 , 测定
科 院 重 大 科 研 装 备项 目( 准 号 : Z 0 7 7 、广 东 省 科 技 计 划 项 目 ( 准 号 : 0 9 0 0 0 06) 批 Y 20 1 ) 批 20 B 56 0 0 、国 家 “ 六 三 ” 划 项 目 ( 准 号 : 八 计 批 20 A 0 A 0 ) 国家 “ 七 三 ” 划 项 目(0 9 B 15 7 资 助 . 06 A9 29 和 九 计 2 0 C 29 0 ) 联 系 人 简 介 : 小 森 ,男 , 士 , 究 员 ,主 要 从 事气 体 水 合 物 基 础 和 应 用 技术 研 究 .Ema :is hsg c a.n 李 博 研 - i l @ i.i .s c l x e
张 郁 ,吴慧杰 ,李小森 ,陈朝 阳,李 刚 ,曾志勇
( 国科 学 院广 州 能 源研 究 所 , 再 生 能 源 与 天 然 气 水 合 物 重 点 实 验 室 , 中 可
中国科学院广州天然气水合物研究 中心 , 广州 5 0 4 ) 160 摘要 利用定容 降压方法测定 了在不 同多孔介质 中甲烷水 合物 的分解 实验数 据 , 所使 用衡逸 度 的差 呈 正 比关 系.Cak lre与 Bsni ” 测定 了 冰点 以上 甲烷水 合 物 、乙 i o h
烷水 合物 和 甲烷/ 乙烷水 合物 的分解 速率 常数 .近 年来 , 多孔介 质 中气 体水 合物 也有研 究 报道 , 主 对 但 要集 中在 相平衡 方 面 一 .Lag等 测 定 了 甲烷 水 合物 在 活性 炭 中的分 解 动 力学 数 据 , 果 显示 , i n 结
0 4 .2 6 3 1 文献标识码 A 文章 编 号 05 —70 2 1 )914 -7 2 1 9 (0 0 0 —8 80 0 中 图分 类 号
甲烷水 合物 是一 种 由 甲烷气 体在 一定 的温度 和压 力下 与水作 用生 成 的一种 非 固定 化学 计量 的笼 型
晶体化 合 物.标准状 态 下一体 积 的 甲烷水 合物 可含 有 14体 积 的 甲烷气 体 .甲烷水 合 物在 世 界范 围内 6 的海底 与冻 土地 带广泛 存在 ,被认 为是未来 石油 与天 然气 的替 代 资 源.同 时 甲烷水 合 物还 与全 球 的气 候 变化 及地 质灾 害有着 十分 密切 的关 系 ¨ J .为 了对 这 种 巨大 的能 源进 行 开 发 ,各 国 的研究 者 提 出 了 很 多方 法 , 注热开 采法 J 如 、降压法 j 、注化学 剂法 和二 氧化碳 置换 法 等 .在这些 方法 中,最早 被提 出 的降压法 具有 独特 的优点 .由于 天然气 水合 物主要 存在 于 海底 沉积 物 中 , 了发 展 和改 进 甲 为