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(yàn)孫志高郭開華(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(yàn).天然氣工業(yè),2007,27(9):15-16摘要大分子烴在小分子烴類氣體(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程實(shí)驗(yàn)研究。前者表明,在甲烷水合物實(shí)驗(yàn)體系中加入甲基環(huán)已統(tǒng),則形成的天然氣水合物結(jié)構(gòu)會由I型轉(zhuǎn)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(yīng)體系中水合物的形成速度,但減少了水合物的生長時(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(yàn)室試驗(yàn)天然氣水合物這種類似于冰的籠形品體化合成條件測定過程中,反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持不變,通過物,其結(jié)構(gòu)有I型、Ⅱ型和H型三種2。自1987調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的壓力使水合物形成和分解,以此來年 Rimester等人發(fā)現(xiàn)H型天然氣水合物③以來,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(yàn)結(jié)果及討論型水合物的研究還不多。一般認(rèn)為含有5~8個(gè)碳水合物形成條件測量結(jié)果見圖1。顯然在相同原子的烴類物質(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(yàn)還表明,與甲烷體系烴類物質(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1.0MPa;而且溫度越高,在此,筆者實(shí)驗(yàn)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MCH的存在使得對水合物形成條件和形成過程的影響。實(shí)驗(yàn)體系形成的水合物結(jié)構(gòu)從I型轉(zhuǎn)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(yàn)過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(yàn)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)系曲線圖水合物形成體系的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為3(MCH、甲烷和水),相數(shù)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程實(shí)驗(yàn)研究相和水合物相),根據(jù)Gbbs相律實(shí)驗(yàn)體系的自由度數(shù)為1,在某溫度條件下水合物的形成條件與實(shí)驗(yàn)體1.水合物形成過程實(shí)驗(yàn)過程系成分無關(guān),在實(shí)驗(yàn)中MCH均過量。利用恒溫壓水合物形成過程實(shí)驗(yàn)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(yīng)器中進(jìn)行(圖2),反應(yīng)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(yàn)在定溫定壓條本文受到廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)月(編號:5300535)的資助CNMHG作者簡介: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?yàn)槟茉醇疤烊粴馑衔锛夹g(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:(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(jì)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(jié)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?yàn)榧淄?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(yàn)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(qū)動力(水合物形成實(shí)驗(yàn)壓力與相平衡壓力之差),件下進(jìn)行。反應(yīng)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(yīng)器中充入甲烷氣體,反應(yīng)密度比水小,覆蓋在水的上面,妨礙了水合物形成過器中壓力在0.5MPa左右,低于實(shí)驗(yàn)溫度條件下水程中甲烷氣體在水中的溶解。當(dāng)水合物形成一段時(shí)合物的形成壓力。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的實(shí)驗(yàn)溫度并穩(wěn)間后,由于甲烷不能及時(shí)補(bǔ)充溶解到水中,因而水合定后,調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器使反應(yīng)釜中壓力達(dá)到實(shí)驗(yàn)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(yàn)過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(jì)測量,流量計(jì)的測量范圍為0~1L/min,測量精己烷含量增加,這種現(xiàn)象更為明顯。度為±2%。實(shí)驗(yàn)過程中溫度、氣體流量由數(shù)據(jù)采集三、結(jié)論系統(tǒng)采集。2.水合物形成過程結(jié)果與討論實(shí)驗(yàn)測量了甲基環(huán)己烷對甲烷水合物實(shí)驗(yàn)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程的影響。在實(shí)驗(yàn)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程,實(shí)內(nèi)甲基環(huán)已烷使水合物的形成壓力下降值超過1驗(yàn)在544MPa、274.05K條件下進(jìn)行。圖3表明甲MPa,形成的水合物結(jié)構(gòu)由1型轉(zhuǎn)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程實(shí)驗(yàn)研究表明,甲基環(huán)己烷可提高水合系水合物的形成速度,但水合物的生長時(shí)間比甲烷物的生長速度,但水合物快速生長的時(shí)間偏短,實(shí)驗(yàn)體系短,而且水合物形成結(jié)束時(shí)甲烷+甲基環(huán)己烷結(jié)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(biāo)準(zhǔn)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僅為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)系曲線圖(修改冋稿日期2007-07-17編輯居維清)乃方數(shù)據(jù)