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近年来，气体水合物引起广泛的关注。首先，天然气水合物是一种储量巨大的潜在清洁能源。其次，源于其独特的物理化学性质，使其在储气、气体分离等方面也具有广阔的应用前景。此外，水合物的生成对油气管道输运造成安全隐患。针对添加剂对水合物形成特性的影响，本课题分别通过分子设计方法、模型研究方法以及实验研究方法研究了添加剂对水合物形成特性的影响，从而对热力学抑制剂的开发、水合物技术中添加剂的选择提供基础信息和指导。研究工作取得了如下成果：
1)使用分子设计方法对水合物添加剂进行研究，从分子基团的角度讨论添加剂对水合物生成过程的影响。采用分子设计方法中的枚举法，先将基团分为骨架基团和功能基团，列举出骨架基团组合而成的烷烃、芳香烃、环烷烃分子，然后再插入功能基团，从而产生其它分子。该方法以基团贡献法为基础，认为分子的性质是基团贡献的结果，采用Mod.UNIFAC法计算分子物性。研究结果表明：常用醇类抑制剂对水合物抑制作用由高到低依次为丙三醇、乙二醇、乙醇、甲醇；在水合物醇类抑制剂的分子设计中，醇类抑制效果随骨榘团Cn个数的增加而减弱，随功能基团OH个数的减少而增强。最后给出功能基团数小于等于3时，满足本文分子设计条件的水合物添加剂的个数。
2)利用Cubic-Plus-Association(CPA)状态方程结合vdW-P统计热力学模型预测醇类体系下气体水合物的生成条件，讨论氢键对水合物生成条件的影响。对于气相和液相，应用CPA状态方程来计算各组分逸度，对于水合物相，采用vdW-P模型来计算。利用上述模型计算了质量分数为10％、20%的甲醇体系下，单组分气体和二元组分混合气的相平衡条件，计算预测结果与实验值吻合度较好，各点的误差都在10%以内，总体平均相对误差在5%以内。
3)采用恒容做图法，进行甲烷水合物在五种离子液体体系中的相平衡实验，获取相应体系的相平衡数据。从实验结果发现：所选五种离子液体均能在不同程度上对甲烷水合物的生成起到抑制作用，其中[N1，1，1，1]-C1对甲烷的抑制效果与工业应用广泛的同质量分数的乙二醇（ethyleneglycol，EG）相当；对离子液体阳离子进行羟基功能化可增强离子液体抑制水合物生成的能力；离子液体阳离子咪唑环上烷基链的增长会降低该离子液体抑制水合物生成的能力；离子液体阳离子咪唑环上的羟基功能化和烷基链长度对该离子液体抑制水合物的能力有相反的影响，且烷基链长度的影响强于羟基功能化的影响。
4)采用恒容实验方法，进行了C02（摩尔分数为17mol％）/N2混合气在两种离子液体体系下的一级分离实验，讨论离子液体对水合物储气能力的影响以及离子液体对水合物法分离C02/N2的影响。实验初始压力为11.5MPa，实验初始温度为274.66K，水合物分解实验温度为293.15K。从实验结果发现：在达到水合物相平衡状态时，离子液体体系下的水合物气体消耗量低于去离子水体系下的水合物气体消耗量；离子液体体系下水合物生成完成时的剩余气相中C02的组分浓度低于去离子水体系下水合物生成完成时的剩余气相中C02的组分浓度，并且离子液体对C02的吸收作用随离子液体烷基链增长和浓度降低而减弱；水合物生成完成时，离子液体体系下的回收气中C02的组分浓度低于去离子水体系下回收气中C02的组分浓度，且随着离子液体碳链的增长和浓度的降低，相应体系下回收气中C02的组分浓度升高。