驱动力影响下瓦斯水合分离试验研究

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作者王世海
来源黑龙江科技大学
出版年2016
摘要
瓦斯水合物具有生成条件温和、储气率高的优点,瓦斯水合固化分离技术的深入研究有益于防治矿井瓦斯灾害、优化我国能源结构、减少温室气体排放。瓦斯水合物快速成核生长、高效分离富集是实现瓦斯水合分离技术工业化应用的关键,因此,开展瓦斯水合物动力学及其促进剂的研究具有重要的科学意义和工程价值。我国煤田地质条件复杂,煤层赋存瓦斯CH4浓度高低不等,鉴于目前关于瓦斯水合物动力学研究多针对于低浓度瓦斯,而关于高浓度瓦斯的相关报道却不多见,因此本文选用CH4含量为60%、70%的高浓度瓦斯混合气为研究对象。应用Chen-Guo模型计算2℃时两种瓦斯气样在纯水体系的相平衡压力值,在此基础上分别给定4种驱动力,利用高压可视搅拌水合分离实验装置,分别开展2种瓦斯气样在纯水体系、SDS促进剂体系(100mg/L)、油水乳液体系(V油:V水=1:1)的动力学实验,考察驱动力对诱导时间、生长速率以及回收率和分离因子的影响并分析了影响机理。纯水体系实验结果表明:瓦斯气样G1、G2生成水合物的诱导时间均随着驱动力的增大而减小、生长速率均随着驱动力的增大而增大,CH4回收率和分离因子均随着驱动力的增大而增大。SDS促进剂体系实验结果表明:气样G1、G2生成水合物的诱导时间均随着驱动力的增大而减小、生长速率均随着驱动力的增大而增大。气样G1体系CH4回收率随着驱动力的增大而增大,分离因子随着驱动力的增大而先增大后减小;气样G2体系CH4回收率和分离因子均随着驱动力的增大而先增大后减小。SDS体系和纯水体系对比分析表明,气样G1、G2在SDS体系水合物成核诱导时间远小于纯水体系,生长速率远大于纯水体系,瓦斯水合分离效果优于纯水体系。油水乳液体系实验结果表明:气样G1、G2在油水乳液体系水合物生长速率均随着驱动力的增大而增大,气样G1、G2体系CH4回收率和分离因子均随着驱动力的增大而先增大后减小。对比分析结果表明,相同驱动力条件下,气样G1、G2在油水乳液体系的水合物生长速率远大于纯水体系,但小于SDS促进剂体系;气样G1、G2在油水乳液体系的水合分离效果优于纯水体系,但不及SDS促进剂体系。

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