【摘 要】
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自然界的天然气水合物主要赋存于深海海底和陆地的永久冻土中,具有储量巨大、能源密度高、清洁无污染的特点,被誉为21世纪的新型替代能源。按照气体通量大小,海洋环境水合物
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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自然界的天然气水合物主要赋存于深海海底和陆地的永久冻土中,具有储量巨大、能源密度高、清洁无污染的特点,被誉为21世纪的新型替代能源。按照气体通量大小,海洋环境水合物划分为渗漏型水合物和扩散型水合物两类,渗漏型水合物与扩散型水合物相比具有分布集中,储藏密度大,成藏与物化条件优越等特点,具有更高的资源意义。渗漏型天然气水合物动力学生成过程的研究可为水合物全球资源分布、储量估算及开采提供重要的基础数据。
本文自行设计搭建了一套模拟海底渗漏型水合物快速生成的实验系统,主体设备7.5L反应釜,放置在恒温箱中,循环增压泵置于恒温箱外,用于实现气体循环增压过程。对不同气体组分:纯CH4,纯CO2,80%CH4+20%CO2水合物生成过程进行了研究,考察了水合物生成过程中温度压力以及电阻率的变化,并对渗漏过程和扩散过程水合物生成速率进行了比较。结果表明渗漏型水合物在一定的温度和压力条件下快速生成,在渗漏通量14.7mol/(m2·s),初始压力6.2MPa,温度3.5℃下渗漏型甲烷水合物最大生成速率可以达到0.12mol/s;在渗漏通量4.36mol/(m2·s),初始温度0.5℃,压力4.5MPa,下,渗漏型CO2水合物生成速率最高0.04mol/s;在渗漏通量4.02mol/(m2·s),初始压力6.2MPa,温度3.0℃左右,渗漏型混合气体最大生成速率为0.038mol/s:同时进一步验证了相比扩散型水合。物,渗漏型水合物生成速率更快。
本文在已有动力学模型的基础上,以逸度差为反应驱动力,得到了内部反应动力学常数k0与水合物饱和度Sh的关系。计算得到的k0与前人实验结果相比,结果表明说明虽然该模型在一定程度上可以反映该条件下水合物生成的动力学过程,但仍需要进一步完善。
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