随着全球经济发展和人口增长,能源问题和环境污染越来越受到人们的重视。随着石油煤炭等不可再生资源的不断消耗,促使人类寻找新的能源。由于天然气是一种清洁能源,而且储量丰富、价格便宜,在未来的能源结构中会占有重要地位。甲烷有很强的温室效应。我国的煤层气资源丰富,直接排放不仅浪费资源,而且影响环境。因此,加强对煤层气中甲烷的分离利用是很有必要的。作为一种存储甲烷的手段,天然气水合物法理论吸附量高、所需压力低、温度温和、成本也较低,但是形成速率慢、水利用率较低,目前正处于研发阶段。本文采用多孔材料活性炭和添加剂结合的方法,尝试提高形成速率和水利用率。首先进行了活性炭的KOH法活化实验。经过表面物理性质的表征,最终选择炭原料研磨并过筛、碱碳比4.0:1、焙烧温度780℃、焙烧时间90min条件下制备的活性炭。此条件下制备的活性炭,比表面积为2373m2/g,孔容为1.427mL/g。各种添加剂对活性炭孔内气体水合物生成影响研究中,进行了不同Rw、不同添加剂条件下的实验。Rw=2.0条件下,形成I型天然气水合物。突跃点为4Mpa,单位吸附量较高,水利用率也较高,但是诱导时间长,反应速率慢。在不同促进剂实验中,300ppmSDS促进效果最佳,不仅最高吸附量比较高,而且诱导时间为60min,与不加入促进剂的诱导时间550min相比大大缩短了诱导时间。加入20%浓度THF甲烷吸附可以形成两个吸附平台,这是由于THF可以与水反应形成THF水合物使得甲烷水合物转化成为II型水合物。在Rw和THF浓度一定的条件下,温度主要影响突跃点压力,对于甲烷吸附量基本没有影响。通过计算证明甲烷吸附突跃点的产生是由于甲烷水合物的形成。氮气吸附实验中,氮气吸附曲线和甲烷吸附曲线有明显差异,这使得利用天然气水合物法分离氮气甲烷成为可能。