一、CH_4+C_2H_4气体混合物的水合物相平衡（论文文献综述）
张强[1]（2021）在《TBAB半笼型煤层气水合物分子动力学模拟》文中研究表明随着我国经济的快速发展,我国的能源消耗量日益增加,导致一系列能源短缺和环境污染的问题。为响应国家发展“低碳经济”的号召,新能源的利用显得尤为重要。天然气水合物作为一种新能源,成为各国学者研究的热点。煤层气是一种非常规天然气,其储量丰富,但由于技术的限制,煤层气中的甲烷没有得到合理利用,造成资源大量浪费。采用水合物法分离气体可以提高煤层气的利用率,且相对传统的气体分离方法有独特的优势。四丁基溴化铵（TBAB）半笼型水合物相对于Ⅰ型和Ⅱ型水合物在相同条件下具有良好的稳定性,其相关实验已得到充分研究,但尚未有人研究其微观结构的动力学机理。本研究采用分子动力学模拟的方法,分析了TBAB半笼型水合物内部的微观结构,基于分子动力学第一性原理,运用蒙特卡洛方法将煤层气中的气体作为客体分子填充到水合物中,分别构建单组分气体水合物、双组分气体水合物和三组分气体水合物模型,对模型进行优化后,在正则系综（NVT）下进行分子动力学模拟,通过分析最终构象、径向分布函数、均方位移、氢键及相互作用能等参数,研究温度、客体分子占有率和客体分子间相互作用等因素对水合物稳定性的影响,为煤层气的开发和利用提供理论支撑。本文的主要研究内容及结论如下:（1）设置温度分别为220K、240K、260K、280K和300K时,通过模拟分析水合物的稳定性差异。当水合物处于低温状态时,受到水分子间氢键作用的束缚,客体分子在水合物笼内运动,水合物笼结构保持完整,对称性良好,说明低温有利于水合物稳定存在;（2）模拟四种晶穴占有率对水合物稳定性的影响。分别设置占有率为100%、75%、50%和25%,发现当晶穴占有率在75%以上时,水合物呈现良好的稳定性;晶穴占有率低于50%时,水合物稳定性会迅速下降;（3）模拟甲烷、氮气、氧气分别充当客体分子时,三种水合物在相同条件下的稳定性差异。通过对比发现,甲烷水合物的稳定性相对较好,这是由于甲烷分子的大小更接近水合物空笼的尺寸,对空笼的支撑效果更好,使得水合物整体的稳定性提高;（4）构建四种不同比例的甲烷、氮气双组分水合物,通过分子动力学模拟,对比分析四种类型水合物的稳定性差异,发现44CH4+4N2的体系下形成的水合物最稳定,但并非甲烷的浓度越高,双组分水合物的稳定性越好,还与CH4和N2之间的相互作用有关;（5）通过模拟对比四种不同比例的甲烷、氮气、氧气三组分水合物的稳定性,发现当水合物都处于稳定状态时,5CH4+14N2+29O2比例的水合物稳定性最好;当水合物处于分解状态时,29CH4+14N2+5O2比例的水合物分解程度最低。
贾翀之[2]（2020）在《ZIF-8浆液法分离含甲烷混合气应用研究》文中进行了进一步梳理本论文主要围绕沼气、煤层气、裂解气中的CH4分离展开了实验研究,针对CH4/N2分离进行了过程模拟研究,目的是为ZIF-8/水-乙二醇浆液法吸收-吸附耦合分离含CH4混合气的实际应用提供数据支撑,解决可能碰到的问题。本论文的研究结论如下:（1）ZIF-8/水-乙二醇浆液在分离CH4/CO2混合气的时候,ZIF-8的孔隙结构会发生不可逆的变化,研究发现加入适量的2-甲基咪唑（m Im）,不仅能在含水体系下保持ZIF-8的结构稳定而且能显着提高ZIF-8浆液的CO2捕集能力,液相m Im含量为5 wt%时,此时气相CO2的摩尔分数由24.4 mol%下降到7.5 mol%,循环三次后仍能下降到6.5 mol%。CO2对于CH4的选择性系数和CO2的吸附量分别达到76和0.42 mol/L,在之后对回收ZIF-8结构表征也表明,液相中大于5 wt%的m Im的可以保护ZIF-8的结构,我们也成功的将ZIF-8浆液引入到含水体系。（2）用ZIF-8/水-乙二醇浆液对CH4/N2混合气进行了平衡分离实验,系统地考察了ZIF-8固含率、压力、温度、气液比、原料气组成对分离效果的影响,发现20-30 wt%的ZIF-8固含率、273.2-278.2 K、1.5-2.5 MPa、40左右的气液比和高含量CH4的原料气组成更利于混合气的分离。测定了ZIF-8/水-乙二醇浆液对单组份CH4和N2的吸附等温线,并通过Langmuir吸附模型拟合了浆液对混合气在273.2K下的吸附模型参数,拟合的平均相对误差仅为3.23%。计算出了CH4在ZIF-8浆液中的吸附热最低仅为9 k J/mol,说明吸着过程主要为物理吸附。（3）开展了ZIF-8/水-乙二醇浆液对裂解气CH4/C2H6/C2H4/C3H6/H2五组分混合气的多级分离研究,考察了多级分离过程中包括气液比、操作压力、温度对裂解气多级分离的影响,发现低温和较低的气液比有利于裂解气的分离,最终确定一级分离适宜条件为:气液比为40左右、温度在273.2-278.2 K之间;二级分离适宜条件为:气液比在50左右、温度在268.2-273.2 K之间。最后用ZIF-8/水-乙二醇浆液对CH4/H2混合气进行了连续分离实验,发现随着原料气中甲烷浓度的增加,甲烷的溶解度(Sv1)和分离选择性（β）显着增加,当原料气中甲烷浓度为74.6 mol%时,甲烷对氢气的分离选择性（β）高达27.9。（4）在鼓泡塔中开展了ZIF-8/水-乙二醇浆液中CH4/N2混合气在不同浆液体积、操作压力、进气流量以及温度的操作条件下的穿透实验,发现吸收-吸附温度和进气流量越低,操作压力和浆液体积越大,分离效果越好,捕集CH4能力越强。（5）通过ZIF-8/水-乙二醇浆液分离CH4/N2混合气实验数据拟合出甲烷-浆液与氮气-浆液之间的二元交互参数k13、k23,代入Aspen模拟了ZIF-8浆液对CH4/N2的多级分离,确定了吸收-解吸循环操作过程中的理论板数,进料位置,闪蒸罐、吸收-吸附塔和解吸塔操作压力、气液比。
袁高强[3]（2020）在《水合物-膜法耦合回收加氢尾气中氢气的基础研究》文中进行了进一步梳理传统的H2分离技术如变压吸附技术和膜分离技术,得到的产品气H2浓度高但H2回收率较低。水合物法分离H2技术作为新兴气体分离技术之一,具有操作条件温和、H2回收率高但提浓程度有限的特点。本课题旨在探究将水合物法与膜法两种分离技术耦合之后的H2回收效果,利用二者分离过程及特点的差异性实现水合物分离与膜分离过程的相互促进,提高混合气体分离效率和H2回收效果。本文首先考察了水合物法与膜法串联模式的H2回收实验。选用不同组成的加氢尾气作为原料气,分别完成水合物法分离实验和膜法分离实验,考察了不同实验条件对两种分离结果的影响效果,确定了适宜的操作条件。实验结果表明,采用水合物法与膜法串联回收H2能够有效提高产品气的H2浓度。但是,采用串联模式操作提高了操作能耗。因此,本文对水合物-膜法同步耦合回收H2进行了实验研究。采用Tr?ger’s base作为膜材料制备H2分离膜,并完成了膜的H2回收性能评价实验。随后,在适宜操作条件下进行水合物-膜法耦合回收H2实验,水合分离过程中采用了四丁基溴化铵（TBAB）作为促进剂,从而能够降低分离压力,便于同步完成膜分离过程。分别考察了实验温度、压力及操作方式对产品气H2浓度及H2回收率的影响。实验结果表明,两种分离技术的耦合可以产生相互促进的效果,产品气H2浓度与H2回收率都获得提高。结合Chen-Guo水合物模型和闪蒸模型对H2+CH4+C2H6+C3H8+TBAB体系的水合物相平衡进行了计算,计算值与实验误差较小,说明Chen-Guo模型可以用于TBAB体系的气体水合物生成计算。
姚凯[4]（2020）在《油包水复合体系中甲烷水合物生成和储气性能研究》文中研究指明随着天然气在我国能源消费中所占比例不断提高,对其储存技术的研究变得至关重要,水合物储气技术因储气密度高、储存和释放容易等优点成为研究热点。油包水乳液是近年来新兴的一种水合强化材料,具有良好的水合储气潜力,但是目前专门研究乳液水合储气性能的报道太少,对其储气性能的认识不够完善。本文针对静态和搅拌两种反应体系,对正癸烷包水乳液水合性能进行了系统研究;在此基础上制备了一种油包干水材料;最后分析了油包水材料各反应体系的水合动力学与强化机理。本文首先通过对乳液性质及其静态水合反应的研究,确定了水油比55/45、复合乳化剂Span80/Tween80用量5 wt%的乳液最适合水合储气。其在温度274.15 K、甲烷初始压力9 MPa、釜内气水比10:1条件,储气量可达到120.25 V/V,说明该乳液可以作为一种水合储气材料,但缺点在于水合速率慢。为了进一步提高水合速率,借助机械搅拌进行强化。搅拌反应体系中,最佳的乳液水合储气条件为:温度274.15 K、反应釜中气水比10:1、甲烷初始压力6 MPa、搅拌速率700 rpm、乳化剂用量5 wt%。在此条件下,储气量可达141.42 V/V。进一步的循环储气实验证明该乳液具有良好的循环利用性,四次水合储气过程储气量一直稳定在130V/V以上,最高瞬时储气速率从第一次的5.84 V/（V?min）增加至第四次的8.30 V/（V?min）,四次水合的快速储气阶段用时40～50 min,储气量稳定在107 V/V以上,占总储气量的比例在77.05%～82.23%。为了减小油层厚度以及排除乳化剂分子的干扰,本文还制备了水油比95/5的油包干水材料,其包裹相同粒径的水滴,油膜厚度仅为水油比55/45乳液的1/10,并且反应体系中气液接触面积增大为静态乳液体系的10000倍。在274.15 K、7 MPa的静态条件,储气量达到了156.90 V/V,最高瞬时储气速率12.61 V/（V?min）,加入铝箔作为导热材料可将其储气量和最高瞬时储气速率分别提高至176.80 V/V和15.47 V/（V?min）。油包干水的循环储气性能随循环次数衰减的比干水慢一些。油包水材料各反应体系实验数据与修正的KJMA结晶动力学模型计算值拟合度较好,速率常数分别为0.0516 min-1、0.0818 min-1、0.109 min-1、0.136 min-1。本文的研究为水合物储气技术开发了新的储气材料,并为基于油包水结构吸收-水合过程的衍生技术应用提供参考。
张伦祥[5]（2019）在《天然气水合物相变微观特性与气体置换机制研究》文中指出天然气水合物作为一种新型的清洁能源,近年来引起了世界各国的高度重视。天然气水合物生成和分解的相变微观特性决定了水合物的空间赋存规律及孔隙结构特征,伴随复杂相变产生的内部传热、传质恶化以及储层失稳是天然气水合物资源安全、高效开采面临的关键问题。因此,本论文开发了天然气水合物原位可视化系统,解析不同层藏条件下水合物相变生成微观特性和赋存规律,阐明多时变因素协同作用下水合物相变分解微观特性和强化分解方式,并进一步深入探究天然气水合物气体置换机制与优化方法,为天然气水合物资源安全、高效开采研究奠定基础。针对现有水合物可视化研究非原位、时空分辨率不足与组分分辨困难等缺陷,本论文开发了 X-ray CT原位3D成像系统和高斯消解模型,探究不同层藏类型气体水合物相变生成微观特性以及气-水-固三相多组分空间赋存演变规律;开发了 NMR原位可视化系统、孔隙网络渗流模拟以及基于1H化学位移的PRF测温方法,克服传统分布式点温度测量和红外热感成像的局限性,解析水合物相变生成微观特性对孔-渗-饱等宏观物理性质的影响;发展了 MRI原位可视化系统和基于横向弛豫时间校正的相分辨方法,探明多时变因素协同作用下水合物相变分解微观特性;设计了天然气水合物气体置换的低温、高压模拟实验系统与分析方法,展开多相态区气体置换机制和优化方法研究。首先利用开发的X-ray CT和MRI原位可视化系统,围绕不同气-水饱和度气体水合物相变生成微观特性及空间赋存演变规律展开研究:发现了气饱和气体水合物非均质成核和生长规律,阐明了“悬浮型”的低饱和度水合物以及“填充型”和“粘接型”的高饱和度水合物的赋存规律,解析了微气泡破碎强化相间传质、成型气液团簇促进水合物生成对CO2的二次封存机制;探究了盐离子、温度、细颗粒和饱和方式对水饱和气体水合物生成的影响,阐明了相态溶解、化学势差和渗流能力对盐水饱和过程的控制机制,为实验室尺度不同层藏条件水饱和气体水合物生成提出了最优的制备方式。利用MRI原位可视化系统对水合物相变分解界面进行了动态识别跟踪,重点研究了压力场（降压梯度、速度）、温度场（注热梯度、储层显热、环境传热）以及相态转换（分解、结冰、二次生成）对沉积层孔隙内气、水产出规律的影响机制,发现了主要受环境传热影响的“环形分解”微观特性和受储层显热主导的“均匀分解”微观特性,阐明了传统技术开采水合物资源的主要限制因素。提出了连续性降压调控方式,缓解结冰及水合物再生成逆反应;提出了压-热联调方法,显着提高水合物分解速率的同时,避免全过程注热热耗散高、能源效率低的问题;提出了氮气驱替开发方法,控制相变产水对储层渗透能力的弱化作用,实现连续、稳定的产气。基于上述天然气水合物相变分解微观特性和强化分解方式的研究结果,本论文进一步深入探究了多相态区气体置换的主控因素,构建Avrami模型和Shrinking Core模型解析了快速表面置换和内部缩核扩散-缓慢置换的全历程,阐明了 CH4-CO2混合水合物层阻碍CO2相间传质对气体置换的制约因素,并将连续性降压调控、梯度注热和小客体分子N2驱替引入快速表面置换末期,强化天然气水合物气体置换进程。
董宏生[6]（2019）在《离子凝胶和水合物相变吸附处理含盐废水方法与机理研究》文中认为在世界可持续发展面临“人口、能源、环境”三大问题的背景下,水资源短缺和水环境恶化已经成为全球性问题。如何解决经济社会发展与水资源供需的矛盾,实现水资源与社会、经济及生态环境的协调发展,成为迫切需要解决的重要课题之一。当前,废水处理与回用被普遍认为是解决水资源危机的重要手段。然而目前传统水处理方法存在过程复杂、二次污染、能耗高、普适性差等缺点。因此,本研究核心目标在于探索新型安全经济高效普适水处理方法以解决上述难题,基于具有高水蒸气吸附特性离子凝胶合成和高驱动力水合物客体分子（水合剂）筛选,提出了离子凝胶和水合物相变吸附处理含盐废水方法。通过多种方法和组分对比筛选,首次制备了具有良好性能的离子凝胶并分析了其含盐废水处理潜能;建立了水合物液相水吸附法含盐废水处理理论基础,首次实现了水合物液相水吸附法含盐废水重金属离子去除,分析了污染物浓度及种类、水合剂量对处理特性的影响机制,阐明了去除效率的控制因素和限制因素,对两种方法开展了技术经济分析。离子凝胶的物理化学性质是决定离子凝胶水蒸气吸附法含盐废水处理性能的最关键因素。针对这一关键问题,合成了 PEGDA基和硅基EMIM Ac离子凝胶。比较了紫外聚合、微波聚合和热聚合对PEGDA基离子凝胶制备的适用性,发现热聚合法能够在600C和30 min内制备具有良好水热稳定性、化学稳定性及表面形态结构的60.07 wt.%PEGDA基多通道离子凝胶,并且在90%湿度时,该离子凝胶的吸附量可达到143.41%,是硅胶的5.15倍,是活性炭的3.75倍。利用初始浸渍法,以Syloid 63FP和72FP二氧化硅纳米颗粒为固体基质,合成了硅基EMIM Ac离子凝胶。发现在低湿度下（40%RH）,Syloid 63FP基离子凝胶的最大离子液体负载率为49.69wt.%,然而该离子凝胶在高湿度下（80%RH）存在离子液体泄漏和离子凝胶破碎问题。在低湿度和高湿度下Syloid 72FP基离子凝胶的最大离子液体负载率分别为59.98 wt.%和49.86 wt.%,并且50.14 wt.%Syloid 72FP基离子凝胶具有良好水热稳定性、化学稳定性及表面形态结构,在90%湿度时,离子凝胶的吸附量是硅胶的5.89倍,是活性炭的4.29倍。经过离子凝胶优选,以50 wt.%Syloid 72FP基EMIM Ac离子凝胶开展了离子凝胶含盐废水处理研究,发现每千克离子凝胶每天产水量可达到24.9 kg/（kg*d）。优选具有较大驱动力（常压,8.4℃）水合剂,以R141b为水合剂开展了水合物液相水吸附法含盐废水处理研究,发现残余溶液电导率随着水合物生成不断增大,并且水合物拉曼光谱中不存在离子的特征峰,分解水中盐离子浓度接近于零,证实了水合物的排他效应,提出了水合物生成边界层浓度梯度理论,发现边界层浓度随着初始浓度的增加不断增加,然而其与初始浓度的相对偏差却不断降低。发现在污染物浓度较高、水合剂量小的情况下去除效率较高,然而产水量和富集因子较小,并且水合物液相水吸附法含盐废水的离子去除效率和离子半径及电荷等无关。通过水合物微观结构观测解析了水合物固液分离前后的组分比例及赋存规律,发现夹液是水合物液相水吸附法含盐废水处理去除效率的控制因素,液胞是去除效率的限制因素。利用五种固液分离方法减少夹液提高去除效率,发现通过真空抽滤（1 min）离心（1580N和9 min）联合法,能够实现96.63%的去除效率。提出了适用于离子凝胶和水合物相变吸附处理含盐废水的经济分析模型,设计了相应的工艺流程,考虑了初始投资费用、利率、维护费及运行费（电费、化学试剂费、人工费）,计算了两种方法的单位生产成本,发现离子凝胶水蒸气吸附法含盐废水处理的单位生产成本高于水合物液相水吸附法含盐废水处理,通过利用免费低温热源驱动的热泵技术制冷加热,可使离子凝胶和水合物相变吸附处理含盐废水单位生产成本极大降低,并且在此状况下,离子凝胶水蒸气吸附法含盐废水处理的单位生产成本低于水合物液相水吸附法含盐废水处理,通过技术分析对比,认为离子凝胶法具有较高的产水水质,水合物法具有更广泛的适用性和较低能耗。因此,离子凝胶和水合物吸附法能够实现含盐废水的经济高效处理,具有良好的应用前景,对于解决全球水资源短缺及水环境恶化具有重要意义。
王亚东[7]（2019）在《四氢呋喃体系内煤层气水合物反应特性研究》文中研究指明煤层气作为一种常规的清洁能源,储量丰富。在我国经济高速发展的同时,对能源结构占比、碳排放等问题的要求逐渐加大。然而,因抽采技术的限制、地质赋存等原因,井下抽采的煤层气很多达不到利用的浓度而直接排空,造成了资源的极大浪费。近年来,为改善我国的能源结构,保护“绿水青山”,气代煤、气代油等工程正在推广。煤层气和天然气、页岩气等绿色能源一样,若能合理开发,将在我国的能源战略发展中占有及其重要的地位。基于气体水合物技术,能够对煤层气中的甲烷进行分离、提纯、储运,在未来煤层气的开发中具有极大的应用前景。然而煤层气水合反应过程中常面临生成速率慢、甲烷回收率低等问题。针对这些问题,本文采用5.56mol%的THF促进剂,在管式反应釜内开展了不同饱和度、初始压力梯度、多孔介质体系下煤层气水合物生成过程的研究,重点分析了甲烷水合反应过程的温压特性、气体消耗量、气体吸收速率、储气率等问题,主要研究结论如下:（1）四氢呋喃（THF）的促进效果极佳,5.56mol%的THF大幅度降低了甲烷水合物生成过程中的相平衡压力,改善了水合反应的温压条件。（2）在不同饱和度下,煤层气水合反应过程中的动力学参数具有不同的特性。随着反应釜内THF溶液的饱和度逐渐增加,反应釜内的气体消耗量、气体消耗速率、储气率等先增大后减小,其中饱和度为37.5%的THF反应体系,煤层气中甲烷的水合反应效果最好,储气率最高,此时釜内的气液比为0.07。（3）不同初始压力下煤层气水合物合成的实验结果表明,压力驱动力的大小能够显着影响甲烷水合反应过程中的生成速率、储气率等。压力驱动力越大,煤层气中甲烷水合物的生成速率越快,甲烷气体的消耗量越多,水合物生成结束后储气率越高。（4）与纯THF溶液体系相比,反应釜内填充5A沸石、SBA-15介孔沸石载体后,在水合反应过程中提供了较大的气液接触面积,增进了甲烷水合物的生成过程。粉末态SBA-15分子筛相较于5A沸石,具有极高的比表面积,界面性好。在煤层气水合反应过程中储气能力更好,甲烷的储气率更高。（5）在煤层气水合反应过程中,反应釜内的气体消耗速率在快速生成阶段内最快,约为缓慢生长期的10倍,且在缓慢生长期内气体的消耗速率出现平静期。这是因为前期生成的水合物薄膜覆盖在气液界面处,影响了水合反应过程中的气液传质效率,且在水合物生成后期,体系内压力较低,水合反应驱动力小,使得甲烷水合物晶核的形成、生长速率放缓。
辛亚男[8]（2019）在《天然气水合物制备过程的复杂多相流传递过程研究》文中认为天然气水合物储运技术（NGH技术）亦称为天然气固化技术（GTS）,是利用水合物优秀的储气能力,将天然气由气态转化成固态水合物形式来储运,是一种本质安全的新型天然气储运技术,可望成为LNG或PNG技术的有效补充和替代技术,也因此引起了各方的关注和研究。现有研究大部分集中在实验室研究和理论计算,对水合物制备过程的传递特性及反应混合体系的多相流传递特性方面研究比较薄弱;对天然气水合物制备过程的多相流动与相际传递的认识,大多是经验性的,理论模型不多。鉴于水合物制备过程的复杂性及水合物技术工业应用的重要性,有必要进行放大规模的实验研究和数值模拟研究。水合物制造设备放大面临两个问题—气液混合和反应热的移除,因此围绕这两个问题,本文以促进多相反应体系的热质传递为核心,创新性地设计了一种新型水合物反应单元和混合换热方式制造天然气水合物;将CFD技术、颗粒动力学、群平衡模型、传热传质理论、水合物生成动力学理论、相平衡理论和多相流实验交叉结合,不仅利用实验直接测量,而且采用基于机理的简化模型和数值模拟分析天然气水合物制备过程多相系统的特征。主要研究的内容和创新点如下:1、创新性地提出一种内生力场下的水合物制备系统的设想。独创性的提出使用螺旋内槽管作为水合物反应单元管,在NGH制备反应器内使用反应管管外降液膜结合管内螺旋内槽的混合换热方式,促进体系的传热和传质过程。2、采用欧拉-欧拉-欧拉三流体模型结合颗粒动力学理论对新型螺旋内槽管内气液固三相流动状态进行了模拟研究,考察了不同流体表观流速、颗粒粒径、气泡大小下管内流体的流动状态和分布。结果表明,内槽管对流体的扰动使管内产生了复杂的二次流现象,加上气液固三相间的密度差,在产生的螺旋流和离心力的作用下,水合物和天然气在管中心位置聚集,同时管壁处的含量减小。二次流的存在使得各相界面快速更新与反应混合物的有效分离,促进水合物生成体系的传热和传质过程。3、采用CFD方法耦合PBM模型,考虑气泡在流动过程中的聚并和破碎对于流场及传质的影响,进而利用溶质渗透理论结合Kolmogorov各向同性湍流理论模拟计算出螺旋内槽管内不同温度压力、气液表观流速、气体组成下的液膜侧的气液传质系数kl。在温度一定的情况下,压力变化对于气液传质系数ki基本没有影响;同时在压力一定的情况下,随着温度的降低,气液传质系数ki减小;随着气液表观流速的增加,气液传质系数ki增大,管壁附近传质系数最大,而管中心的传质系数最小,数量级在10-5到10-4之间;而由于不同气体在水中的扩散系数的差别,导致不同气体组成下的气液传质系数kl也不同。4、使用CFD方法进行了螺旋内槽管内单相流（液相）及气液两相流过程中强化传热模拟。由于螺旋内槽管明显的二次流现象,提高了管内流体的湍流程度,同时根据场协同理论,二次流的产生增强了速度场与温度场之间的协同程度,大大提高了流体传热效率;螺旋内槽管具有强化传热的效果,不同条件下的管内Nu数随着雷诺数的增大而增大,同时螺旋内槽管内气液两相流的Nu数最大,单相流的Nu数其次,圆管单相流Nu数最小。设计了反应管外降膜式热交换器,并对其进行了计算,通过与传统管壳式换热器的对比,证明了降液膜流动的换热效果要远高于传统管壳式换热器;同时通过VOF方法模拟了降膜流动及换热过程,并进行了相互验证。5、基于Kashchiev和Firoozabadi的经典水合物成核和生长理论,将其体系从单组分-水系统扩展到本文的多组分气体（天然气）-水-SDS系统,同时结合经典结晶理论利用传质系数kl对水合物生长模型进行了修正,建立了适用于螺旋内槽管流动体系内天然气水合物生成动力学模型。将反应体系有效表面能作为唯一可调模型参数,考察了它对于天然气水合物成核和生长速率的影响,有效表面能越大,成核速率越小,而对于水合物生成驱动力和生长速率没有影响。6、搭建了由多管（螺旋内翅管）气—液鼓泡式反应结晶器构成的NGH制备中试反应器,在反应结晶器中使用降液膜结合管内螺旋内翅片的混合换热方式。使用设计的反应器进行了水合物生成实验研究,获得不同温度、压力及水泵循环流速下的储气量、气体消耗量及平均气体消耗速率。由结果可知,平均气体消耗速率随着压力的升高和温度的降低而增大,同时增大水泵的循环流速,可以相应的增大气体的消耗速率。通过建立的水合物生长模型与实验数据进行匹配,优化得到了不同条件下有效表面能。通过模型计算,获得反应时间内总的气体消耗量、平均气体消耗速率及气体消耗速率曲线,平均气体消耗速率结果表明模型与实验数据吻合良好。总体而言,天然气水合物的制备涉及极为复杂的气液固三相流传递过程。本文的研究仅对这一过程进行了初步的分析。然而CFD等技术与实验的结合可为进一步地设计和构造合理的反应结晶器提供理论指导,为大规模水合物制备提供可能。
程钰莹[9]（2019）在《ZIF-8/溶剂浆液体系吸收—吸附耦合分离C1/C2气体混合物的模拟计算》文中进行了进一步梳理在石油化工行业中,裂解气等中含有C2高经济价值组分,常规分离方法都有着各自的现实瓶颈,吸收-吸附耦合分离法是近几年来一种新的分离技术,具有很广阔的前景和开发潜力,本文主要围绕利用程序模拟ZIF-8/水浆液或者ZIF-8/乙二醇浆液对C1/C2的分离过程,该方法可以实现连续操作,对实现工业化有一定的价值。本文利用平衡级模型对吸收-吸附耦合分离进行模拟闪蒸,研究内容如下:（1）采用Petal-Teja状态方程结合Kurihara混合规则计算气体在液体溶剂中的溶解平衡,确定混合规则中水、乙二醇对纯组分气体的二元交互作用参数。采用Langmuir等温吸附方程计算气体在固体ZIF-8中的吸附平衡,确定吸附模型中的参数。将浆液中ZIF-8表面水膜和乙二醇膜的选择渗透压关联成气-液平衡逸度的多项式。（2）分别模拟计算ZIF-8/水和ZIF-8/乙二醇浆液对纯组分CH4、C2H4、C2H6、N2的吸收吸附过程。通过单组分气体吸收吸附模拟的结果可以看出,相对于ZIF-8/乙二醇浆液分离混合气体,ZIF-8/水浆液对于CH4/N2等含烃类混合气的分离可能更加地合适。（3）模拟计算ZIF-8/水和ZIF-8/乙二醇浆液对C1/C2气体组分的闪蒸分离效果。通过对C1/C2混合气体的模拟计算结果,可以看出模型计算值与实验值符合较好,ZIF-8/水浆液对涉及这四种气体组分的混合气的分离效果好于ZIF-8/乙二醇浆液,采用ZIF-8/水浆液作为分离介质时能获得相对更高的C2组分回收率,表明ZIF-8/水浆液更适合用于对裂解干气的分离。
彭晓婉[10]（2019）在《吸收-吸附/吸收-水合分离CH4/H2的模拟计算》文中进行了进一步梳理炼化厂会副产大量干气,如催化重整干气、加氢装置尾气、裂解干气等,其中含有如H2、C2等经济价值高的组分,想要回收这些气体,必然会涉及气体混合物的分离,尤其是甲烷和氢气的分离。传统分离方法有深冷分离,变压吸附,膜分离等,但是这些分离方法都存在或多或少的问题。例如,深冷分离工艺的存在能耗大、成本高;常规变压吸附可以得到较高的氢气产品组成,但是氢气回收率不够高;膜分离的氢气回收率较高,但是不能得到较高的氢气产品组成。近年来,吸收-吸附与吸收-水合联合工艺受到了学术界的广泛关注,这两种联合工艺可以在0℃左右实现气体混合物的分离,极大地降低能耗,节约成本。本论文分别对吸收-吸附及吸收-水合流程分离甲烷、氢气混合物进行模拟,并进行流程优化以及能耗分析,以便可以在未来的工业化应用中提供指导建议。本文具体研究内容如下:（1）相平衡计算及拟合模型中的二元交互参数。将吸收-吸附及吸收-水合的多相平衡问题简化为气-液两相平衡问题处理,其中的浆液用水的物性计算,采用Peng-Robinson状态方程（简称PR状态方程）结合van der Waals混合规则计算气液相的逸度。根据氢气、甲烷在浆液中的相平衡实验数据,确定拟合方式与计算流程,拟合氢气-浆液与甲烷-浆液的二元交互作用参数。（2）流程模拟。提出多个平衡级模型模拟吸收-吸附及吸收-水合分离塔;考虑到二元交互作用参数与组成的关系,利用Aspen Plus软件中的Flash模块模拟平衡级,可以根据组成计算并修改Flash模块中的交互参数;考虑吸附热效应,调整各平衡级的温度;根据分离要求,确定最佳平衡级数,所需要的浆液量,及解吸压力。对于吸收-吸附流程,还分析了循环闪蒸罐压力的影响。（3）能耗分析。计算出单位产品氢气总能耗,并且分析了塔操作压力、进料气甲烷组成以及产品氢气纯度对能耗与氢气回收率的影响。针对吸收-吸附流程,还分析了循环闪蒸罐压力对系统能耗的影响。
二、CH_4+C_2H_4气体混合物的水合物相平衡（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、CH_4+C_2H_4气体混合物的水合物相平衡（论文提纲范文）
（1）TBAB半笼型煤层气水合物分子动力学模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 煤层气概述 |
| 1.1.2 气体水合物 |
| 1.1.3 半笼型水合物 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 添加剂对水合物作用的研究进展 |
| 1.2.2 水合物分子模拟的研究进展 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 分子模拟理论及计算方法 |
| 2.1 分子力学 |
| 2.1.1 分子力场 |
| 2.1.2 原子势函数 |
| 2.2 分子动力学方法 |
| 2.2.1 温度控制方法 |
| 2.2.2 系综 |
| 2.2.3 分子动力学步骤 |
| 2.3 蒙特卡洛方法 |
| 2.4 模拟软件 |
| 2.5 动力学评价指标 |
| 2.5.1 最终构象 |
| 2.5.2 径向分布函数 |
| 2.5.3 均方位移 |
| 2.5.4 氢键 |
| 2.5.5 相互作用能 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 单组分气体TBAB水合物的稳定性 |
| 3.1 TBAB半笼型CH_4水合物模型构建与计算 |
| 3.1.1 模型构建 |
| 3.1.2 动力学计算 |
| 3.1.3 最终构象分析 |
| 3.1.4 均方位移 |
| 3.1.5 径向分布函数 |
| 3.1.6 氢键的数目与键长 |
| 3.2 TBAB半笼型N_2水合物模型构建与计算 |
| 3.2.1 模型构建 |
| 3.2.2 最终构象分析 |
| 3.2.3 径向分布函数 |
| 3.2.4 均方位移 |
| 3.3 TBAB半笼型O_2水合物模型构建与计算 |
| 3.3.1 模型构建 |
| 3.3.2 最终构象分析 |
| 3.3.3 均方位移 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 双组分煤层气半笼型水合物的稳定性 |
| 4.1 模型构建和动力学计算 |
| 4.2 模拟结果及分析 |
| 4.2.1 最终构象 |
| 4.2.2 均方位移 |
| 4.2.3 氢键的数目与平均长度 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 三组分煤层气半笼型水合物的稳定性 |
| 5.1 三组分水合物模型构建和动力学计算 |
| 5.2 模拟结果及分析 |
| 5.2.1 最终构象 |
| 5.2.2 径向分布函数 |
| 5.2.3 相互作用能 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得科研成果 |
| 致谢 |
（2）ZIF-8浆液法分离含甲烷混合气应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 含甲烷非常规天然气介绍及分离净化方法 |
| 1.2.1 沼气介绍及其分离净化方法 |
| 1.2.2 煤层气介绍及其分离净化方法 |
| 1.3 MOFs材料介绍及其在气体分离方面的应用 |
| 1.3.1 MOFs材料的发展 |
| 1.3.2 MOFs材料对CH_4吸附研究 |
| 1.3.3 ZIFs材料在气体分离的研究 |
| 1.3.4 MOFs材料耐水性研究 |
| 1.4 本博士论文主要研究内容 |
| 第2章 ZIF-8 浆液法耐水性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验装置 |
| 2.2.2 实验材料 |
| 2.2.3 实验步骤 |
| 2.2.4 实验数据处理 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 不同浆液体系分离CH_4/CO_2研究 |
| 2.3.2 ZIF-8浆液耐水性实验的结构表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 ZIF-8/水-乙二醇浆液分离CH_4/N_2 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 实验装置 |
| 3.2.3 实验步骤 |
| 3.2.4 实验数据处理 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 CH_4/N_2的平衡分离 |
| 3.3.2 单组份气体溶解度及吸附模型 |
| 3.3.3 ZIF-8重复使用性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 ZIF-8/水-乙二醇浆液法分离裂解干气 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 实验装置 |
| 4.2.3 实验步骤 |
| 4.2.4 实验数据处理 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 ZIF-8/水-乙二醇浆液对裂解气中单组份溶解度测定 |
| 4.3.2 ZIF-8/水-乙二醇浆液对裂解气多级分离实验 |
| 4.3.3 甲烷氢气分离实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 鼓泡塔中ZIF-8/水-乙二醇浆液对CH_4/N_2气体穿透实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 实验步骤 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 不同温度下ZIF-8/水-乙二醇浆液中CH_4/N_2穿透实验 |
| 5.3.2 不同压力下ZIF-8/水-乙二醇浆液中CH_4/N_2穿透实验 |
| 5.3.3 不同进气流量下ZIF-8/水-乙二醇浆液中CH_4/N_2穿透实验 |
| 5.3.4 不同浆液体积下ZIF-8/水-乙二醇浆液中CH_4/N_2穿透实验 |
| 5.3.5 ZIF-8/水-乙二醇浆液中CH_4/N_2穿透重复性实验和材料再生性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 ZIF-8/乙二醇-水浆液分离CH_4/N_2模拟 |
| 6.1 气-液相平衡模型 |
| 6.2 N_2/CH_4/浆液三元体系的气液相平衡计算 |
| 6.3 吸收-吸附流程模拟及计算方法 |
| 6.3.1 模拟流程介绍 |
| 6.3.2 全塔温升的计算 |
| 6.3.3 能耗计算 |
| 6.4 操作条件的确定及灵敏度分析 |
| 6.4.1 理论板数的确定 |
| 6.4.2 进料位置的确定 |
| 6.4.3 不同闪蒸压力对分离效果的影响 |
| 6.4.4 不同气液比对分离效果的影响 |
| 6.4.5 不同吸收-吸附塔压力对分离效果的影响 |
| 6.4.6 不同解吸塔压力对分离效果的影响 |
| 6.5 模拟结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）水合物-膜法耦合回收加氢尾气中氢气的基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 引言 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 氢气回收的意义 |
| 1.2 常用的氢气回收技术 |
| 1.2.1 深冷分离技术 |
| 1.2.2 吸收分离技术 |
| 1.2.3 膜分离技术 |
| 1.2.4 变压吸附技术 |
| 1.2.5 联合分离技术 |
| 1.2.6 氢气分离技术的对比分析 |
| 1.3 水合物法回收氢气技术 |
| 1.3.1 水合物简介 |
| 1.3.2 水合物法气体分离技术原理 |
| 1.3.3 水合物法回收氢气技术发展现状 |
| 1.4 本文的研究目的 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 水合物-膜法串联回收氢气实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料与试剂 |
| 2.2.2 实验装置 |
| 2.2.3 实验步骤 |
| 2.3 实验结果及分析 |
| 2.3.1 水合物相平衡点的测定 |
| 2.3.2 水合物法回收氢气 |
| 2.3.3 膜分离 |
| 2.3.4 水合物-膜法串联回收氢气 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 水合物-膜法耦合回收氢气实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料与试剂 |
| 3.2.2 实验装置 |
| 3.2.3 实验步骤 |
| 3.3 实验结果及分析 |
| 3.3.1 膜片耐压性测定 |
| 3.3.2 膜分离 |
| 3.3.3 间歇式进料耦合分离 |
| 3.3.4 连续式进料耦合分离 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 TBAB水合物法回收加氢尾气的相平衡模型计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 气相热力学性质的计算 |
| 4.2.1 基本思路与假设 |
| 4.2.2 气相热力学性质的计算 |
| 4.3 TBAB溶液相关热力学性质的计算 |
| 4.3.1 TBAB溶液中各组分逸度的计算 |
| 4.3.2 TBAB溶液活度的计算 |
| 4.4 基于Chen-Guo模型的TBAB半笼型水合物热力学计算 |
| 4.5 两相平衡模型计算 |
| 4.6 模型计算结果及分析 |
| 4.6.1 温度对相平衡状态时的氢气浓度影响 |
| 4.6.2 压力对相平衡状态时的氢气浓度影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 5.1 实验部分 |
| 5.2 模型部分 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）油包水复合体系中甲烷水合物生成和储气性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 水合物概述 |
| 1.1.1 水合物简介 |
| 1.1.2 水合物衍生技术 |
| 1.2 水合物储气强化技术 |
| 1.2.1 机械强化技术 |
| 1.2.2 化学物理强化技术 |
| 1.3 油包水乳液中水合反应研究 |
| 1.3.1 油包水乳液简介 |
| 1.3.2 油包水乳液中水合物的形成机理 |
| 1.3.3 油包水乳液中影响水合物生成的因素 |
| 1.3.4 油包水乳液中水合储甲烷性能 |
| 1.4 本论文的研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 静态体系中油包水乳液水合储甲烷研究 |
| 2.1 实验原料及设备 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 实验步骤及数据处理 |
| 2.2.1 .乳液的制备及性质研究 |
| 2.2.2 静态乳液水合实验 |
| 2.2.3 实验数据处理方法 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 油包水乳液特性研究 |
| 2.3.2 水油比对储气性能的影响 |
| 2.3.3 乳化剂用量对储气性能的影响 |
| 2.3.4 压力对储气性能的影响 |
| 2.3.5 气水比对储气性能的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 搅拌体系中油包水乳液水合储甲烷研究 |
| 3.1 实验原料及设备 |
| 3.1.1 实验原料 |
| 3.1.2 实验设备 |
| 3.2 实验步骤及数据处理 |
| 3.2.1 实验步骤 |
| 3.2.2 实验数据处理方法 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 乳化剂用量对储气性能的影响 |
| 3.3.2 压力对储气性能的影响 |
| 3.3.3 搅拌速率对储气性能的影响 |
| 3.3.4 乳液循环水合储气性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 油包干水材料水合储甲烷研究 |
| 4.1 实验原料及设备 |
| 4.1.1 实验原料 |
| 4.1.2 实验设备 |
| 4.2 实验步骤及数据处理 |
| 4.2.1 实验步骤 |
| 4.2.2 实验数据处理方法 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 油包干水特性研究 |
| 4.3.2 油包干水的水合储气性能 |
| 4.3.3 油包干水+铝箔储气性能 |
| 4.3.4 油包干水循环水合储气性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 各反应体系水合动力学与强化机理分析 |
| 5.1 各体系水合动力学 |
| 5.2 水合储气强化机理 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（5）天然气水合物相变微观特性与气体置换机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要缩写词表 |
| 主要符号表 |
| 主要上下角标表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 天然气水合物概论 |
| 1.1.1 水合物基本结构 |
| 1.1.2 天然气水合物的形成及资源分布 |
| 1.2 天然气水合物生成的研究进展 |
| 1.2.1 场地岩芯样品提取 |
| 1.2.2 天然气水合物生成模拟研究 |
| 1.2.3 天然气水合物生成实验研究 |
| 1.3 天然气水合物分解与开采技术的研究进展 |
| 1.3.1 降压驱动分解天然气水合物 |
| 1.3.2 注热驱动分解天然气水合物 |
| 1.3.3 气体置换分解天然气水合物 |
| 1.4 气体水合物相变在二氧化碳封存中的应用 |
| 1.4.1 气体水合物生成在二氧化碳封存中的应用 |
| 1.4.2 气体水合物生成在二氧化碳分离中的应用 |
| 1.4.3 天然气水合物气体置换在二氧化碳封存中的应用 |
| 1.5 本文研究内容及技术路线 |
| 2 实验系统与主要研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 天然气水合物生成可视化实验系统与重构方法 |
| 2.3.1 微聚焦锥束X-ray CT原位3D成像系统 |
| 2.3.2 基于CT图像高斯函数校正的微观结构重构 |
| 2.4 天然气水合物分解动态跟踪实验系统与识别方法 |
| 2.4.1 9.4 T高场核磁共振成像MRI原位可视化系统 |
| 2.4.2 基于核磁共振横向弛豫时间校正的相分辨 |
| 2.5 天然气水合物相变过程宏观物性参数测量系统与分析方法 |
| 2.5.1 0.3 T低场核磁共振NMR原位分析系统 |
| 2.5.2 基于孔隙网络模型的渗流模拟 |
| 2.6 天然气水合物气体置换机制研究实验系统与分析方法 |
| 2.6.1 天然气水合物气体置换的低温、高压模拟实验系统 |
| 2.6.2 气相色谱分析设备 |
| 2.7 辅助实验设备 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 不同气、水饱和度气体水合物生成微观特性及赋存规律 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 不同气、水饱和度气体水合物生成微观特性 |
| 3.2.1 不同气、水饱和度气体水合物生成实验流程及条件 |
| 3.2.2 氪气水合物与甲烷水合物的比较 |
| 3.2.3 气饱和氪气水合物生成微观特性 |
| 3.2.4 盐离子对水饱和氪气水合物生成的影响 |
| 3.2.5 温度对水饱和氪气水合物生成的影响 |
| 3.2.6 细颗粒对水饱和氪气水合物生成的影响 |
| 3.2.7 饱和方式对水饱和氪气水合物生成的影响 |
| 3.2.8 水饱和氪气水合物生成微观特性 |
| 3.3 水合物生成微观特性及赋存规律对宏观物性的影响 |
| 3.3.1 绝对渗透率变化 |
| 3.3.2 相对渗透率变化 |
| 3.3.3 基于液态水中~1H化学位移的温度场测量 |
| 3.4 误差分析 |
| 3.4.1 基本参数计算和选择 |
| 3.4.2 氪气水合物CT图像的高斯函数校正 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 天然气水合物生成微观特性及其二氧化碳气体封存机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 天然气水合物与二氧化碳水合物生成微观特性 |
| 4.2.1 天然气水合物与二氧化碳水合物生成实验流程及条件 |
| 4.2.2 气-水-水合物三相溶解平衡 |
| 4.2.3 孔隙尺度水合物生成微观特性 |
| 4.2.4 孔隙尺度水合物晶体生长速率 |
| 4.2.5 孔隙尺度水合物生成微观结构特征及赋存规律 |
| 4.2.6 气体水合物生成封存二氧化碳稳定性研究 |
| 4.2.7 降压强化气体水合物生成封存二氧化碳规律 |
| 4.3 阶段降压强化气体水合物生成封存二氧化碳规律及机制 |
| 4.3.1 阶段降压强化液态二氧化碳捕获封存规律 |
| 4.3.2 阶段降压强化气态二氧化碳捕获封存规律 |
| 4.3.3 阶段降压强化二氧化碳捕获封存机制 |
| 4.4 误差分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 多相态区天然气水合物分解微观特性与气体置换机制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 相态调控天然气水合物分解微观特性 |
| 5.2.1 相态调控天然气水合物分解实验流程及条件 |
| 5.2.2 不同气、水饱和度天然气水合物生成 |
| 5.2.3 降压速率控制强化气饱和天然气水合物分解微观特性 |
| 5.2.4 降压速率控制强化水饱和天然气水合物分解微观特性 |
| 5.2.5 天然气水合物二次生成及结冰影响控制机制 |
| 5.2.6 相态调控天然气水合物分解产水特性 |
| 5.2.7 相态调控天然气水合物分解产气特性 |
| 5.3 多相态区天然气水合物气体置换规律及机制 |
| 5.3.1 多相态区天然气水合物气体置换实验流程和条件 |
| 5.3.2 气体置换甲烷开采率与二氧化碳封存率 |
| 5.3.3 液态二氧化碳强化气体置换规律及机制 |
| 5.3.4 非平衡态甲烷水合物强化气体置换规律及机制 |
| 5.3.5 降压控制强化气体置换开采规律 |
| 5.3.6 Avrami模型及Shrinking Core模型探讨降压强化气体置换机制 |
| 5.4 误差分析 |
| 5.4.1 孔隙中束缚水对自由水测量的影响和校正 |
| 5.4.2 水合物自保护应用的影响和校正 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 压-热联调天然气水合物分解微观特性与气体置换机制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 压-热联调天然气水合物分解微观特性 |
| 6.2.1 压-热联调天然气水合物分解实验流程及条件 |
| 6.2.2 降压调控天然气水合物分解微观特性 |
| 6.2.3 注热调控天然气水合物分解微观特性 |
| 6.2.4 压-热联调天然气水合物分解微观特性 |
| 6.2.5 压-热联调天然气水合物分解实时产气速率 |
| 6.2.6 压-热联调天然气水合物分解平均分解速率 |
| 6.3 压-热联调天然气水合物气体置换规律及机制 |
| 6.3.1 压-热联调天然气水合物气体置换实验流程和条件 |
| 6.3.2 压-热联调气体置换甲烷开采率 |
| 6.3.3 压-热联调气体置换二氧化碳封存率 |
| 6.3.4 压-热联调气体置换能源效率分析 |
| 6.3.5 压-热联调气体置换强化机制 |
| 6.4 误差分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 小客体分子氮气强化天然气水合物分解与气体置换 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 氮气驱替强化天然气水合物分解微观特性 |
| 7.2.1 氮气驱替强化天然气水合物分解实验流程及条件 |
| 7.2.2 不同氮气驱替速率对天然气水合物分解微观特性的影响 |
| 7.2.3 不同水合物饱和度对天然气水合物分解微观特性的影响 |
| 7.2.4 不同气、水饱和度对天然气水合物分解微观特性的影响 |
| 7.2.5 氮气驱替强化天然气水合物分解机制及全历程 |
| 7.2.6 氮气驱替强化天然气水合物分解产气潜能分析 |
| 7.3 小客体分子氮气强化天然气水合物气体置换规律 |
| 7.3.1 小客体分子氮气强化气体置换机制 |
| 7.3.2 氮气强化天然气水合物气体置换时变规律 |
| 7.3.3 气体组成对强化气体置换特性的影响 |
| 7.3.4 甲烷水合物饱和度对强化气体置换特性的影响 |
| 7.3.5 宏观温压对强化气体置换特性的影响 |
| 7.4 误差分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）离子凝胶和水合物相变吸附处理含盐废水方法与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要缩写表 |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 含盐废水处理意义及主要技术 |
| 1.1.1 全球水资源概述 |
| 1.1.2 我国水资源及含盐废水污染状况 |
| 1.1.3 传统含盐废水处理技术概述 |
| 1.2 离子凝胶和水合物概述 |
| 1.2.1 离子凝胶概述及其应用 |
| 1.2.2 水合物概述及其应用 |
| 1.3 水蒸气吸附法含盐废水处理研究进展 |
| 1.4 水合物液态水吸附法含盐废水处理研究进展 |
| 1.5 本文研究内容及技术路线 |
| 2 离子凝胶和水合物相变吸附处理含盐废水实验系统与方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验原料信息 |
| 2.3 实验所用仪器设备型号及厂家 |
| 2.4 实验所用分析表征方法 |
| 2.4.1 离子凝胶形态学分析 |
| 2.4.2 聚合物基离子凝胶化学稳定性分析 |
| 2.4.3 水合物及离子凝胶拉曼光谱研究 |
| 2.4.4 含盐废水及产水中离子浓度检测 |
| 2.4.5 水合物吸附液态水过程原位电导率监测 |
| 2.4.6 离子液体封闭性能和水热稳定性测试 |
| 2.4.7 离子凝胶水蒸气吸附性能测试 |
| 2.5 主要实验系统及测量方法 |
| 2.5.1 聚合物基和硅基离子凝胶合成 |
| 2.5.2 水合物微观结构可视化观测 |
| 2.5.3 离子凝胶水蒸气吸附法含盐废水处理实验系统和方法 |
| 2.5.4 水合物液相水吸附法含盐废水处理实验系统和方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 聚合物基离子凝胶合成及其含盐废水处理潜能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 聚合物基离子凝胶合成 |
| 3.2.1 紫外聚合法合成聚合物基离子凝胶 |
| 3.2.2 微波聚合法合成聚合物基离子凝胶 |
| 3.2.3 热聚合法合成聚合物基离子凝胶 |
| 3.3 聚合物基离子凝胶含盐废水处理潜能研究 |
| 3.3.1 聚合物基离子凝胶水热稳定研究 |
| 3.3.2 聚合物基离子凝胶化学稳定性研究及形态学分析 |
| 3.3.3 聚合物基离子凝胶水蒸气吸附动力学及吸附特性研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 硅基离子凝胶合成、含盐废水处理潜能及其实际应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 硅基离子凝胶合成 |
| 4.3 硅基离子凝胶含盐废水处理潜能研究 |
| 4.3.1 硅基离子凝胶水热稳定研究 |
| 4.3.2 硅基离子凝胶老化 |
| 4.3.3 硅基离子凝胶化学稳定性研究及形态学分析 |
| 4.3.4 硅基离子凝胶水蒸气吸附动力学及吸附特性研究 |
| 4.4 离子凝胶在水蒸气吸附法含盐废水处理中的实际应用 |
| 4.4.1 离子凝胶水蒸气吸附法含盐废水处理热力学循环分析 |
| 4.4.2 离子凝胶在水蒸气吸附法含盐废水处理中的应用研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 水合物液相水吸附法含盐废水处理特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 水合剂选择及水合物生成 |
| 5.3 水合物液相水吸附处理含盐废水机理研究 |
| 5.3.1 水合物吸附液态水过程中实时溶液浓度变化 |
| 5.3.2 水合物拉曼光谱分析 |
| 5.3.3 水合物生成边界层浓度梯度理论 |
| 5.4 水合物液相水吸附法含盐废水处理影响因素研究 |
| 5.4.1 污染物浓度对含盐废水处理特性影响研究 |
| 5.4.2 污染物种类对含盐废水处理处理特性影响研究 |
| 5.4.3 水合剂量对含盐废水处理特性影响研究 |
| 5.5 水合物液相水吸附处理含盐废水过程优化 |
| 5.5.1 水合物微观结构分析 |
| 5.5.2 五种固液分离方式比较 |
| 5.5.3 离心分离方式优化 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 离子凝胶和水合物相变吸附处理含盐废水技术经济分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 离子凝胶和水合物相变吸附处理含盐废水经济分析 |
| 6.2.1 经济分析模型 |
| 6.2.2 离子凝胶和水合物相变吸附处理含盐废水经济分析实例研究 |
| 6.3 离子凝胶和水合物相变吸附处理含盐废水技术分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）四氢呋喃体系内煤层气水合物反应特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 概述 |
| 1.1.2 我国能源战略的需求 |
| 1.1.3 山西煤层气开采的意义 |
| 1.2 煤层气开发利用现状 |
| 1.2.1 煤层气提纯技术 |
| 1.2.2 煤层气储运技术 |
| 1.3 水合物法分离混合气体的研究现状 |
| 1.3.1 热力学研究进展 |
| 1.3.2 动力学研究进展 |
| 1.3.3 水合物法分离煤层气的研究进展 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 气体水合物技术 |
| 2.1 气体水合物的晶体结构 |
| 2.2 气体水合物的相平衡热力学 |
| 2.2.1 相平衡条件测定的常用方法 |
| 2.2.2 相平衡条件的热力学模型 |
| 2.3 气体水合物的反应动力学 |
| 2.3.1 气体水合物成核 |
| 2.3.2 气体水合物生长 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 煤层气水合物合成实验 |
| 3.1 实验原理 |
| 3.2 实验设备 |
| 3.3 实验材料 |
| 3.4 实验方案 |
| 3.4.1 不同饱和度煤层气水合物合成实验步骤 |
| 3.4.2 不同压力下煤层气水合物合成实验步骤 |
| 3.4.3 不同多孔介质下煤层气水合物合成实验步骤 |
| 3.5 反应动力学计算方法 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 煤层气水合物合成实验结果及机理分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同饱和度煤层气水合物合成实验结果分析 |
| 4.2.1 水合物生成过程P-T分析 |
| 4.2.2 水合物生成过程气体消耗量分析 |
| 4.2.3 水合物生成过程气体消耗速率分析 |
| 4.2.4 水合物生成过程储气率分析 |
| 4.3 不同压力下煤层气水合物合成实验结果分析 |
| 4.3.1 水合物生成过程P-T分析 |
| 4.3.2 水合物生成过程气体消耗量分析 |
| 4.3.3 水合物生成过程气体消耗速率分析 |
| 4.3.4 水合物生成过程储气率分析 |
| 4.4 多孔介质下煤层气水合物合成实验结果分析 |
| 4.4.1 水合物生成过程P-T分析 |
| 4.4.2 水合物生成过程气体消耗量分析 |
| 4.4.3 水合物生成过程气体消耗速率分析 |
| 4.4.4 水合物生成过程储气率分析 |
| 4.5 煤层气水合物合成机理分析 |
| 4.5.1 THF溶液的促进机理分析 |
| 4.5.2 不同饱和度水合物合成的机理分析 |
| 4.5.3 压力对水合物合成的机理分析 |
| 4.5.4 多孔介质对水合物合成的机理分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（8）天然气水合物制备过程的复杂多相流传递过程研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 气体水合物概述 |
| 1.2.1 水合物的性质 |
| 1.2.2 水合物自保护效应 |
| 1.3 水合物相平衡研究 |
| 1.3.1 实验研究 |
| 1.3.2 热力学模型研究 |
| 1.4 水合物生成动力学研究现状 |
| 1.4.1 水合物成核研究 |
| 1.4.2 生长动力学模型研究 |
| 1.5 水合物生成强化研究 |
| 1.5.1 化学强化方法 |
| 1.5.2 物理强化方法 |
| 1.6 反应器设计思考及相关问题 |
| 1.7 研究设想提出及研究思路 |
| 1.8 本文研究内容 |
| 第二章 螺旋内槽管内多相流流动及传质特性数值模拟研究 |
| 2.1 螺旋内槽管内气液固三相流数值模拟研究 |
| 2.1.1 引言 |
| 2.1.2 螺旋内槽管物理模型 |
| 2.1.3 数学模型的建立 |
| 2.1.4 结果与讨论 |
| 2.1.5 小结 |
| 2.2 螺旋内槽反应单元管内气液传质模拟研究 |
| 2.2.1 引言 |
| 2.2.2 CFD-PBM模型建立 |
| 2.2.3 物性及模拟参数 |
| 2.2.4 结果与讨论 |
| 2.2.5 小结 |
| 第三章 降膜和螺旋内槽混合强化传热数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 螺旋内槽管管内强化传热数值模拟 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 数学模型 |
| 3.2.3 结果与讨论 |
| 3.2.4 小结 |
| 3.3 降膜流动及传热研究 |
| 3.3.1 管外降膜装置设计 |
| 3.3.2 降膜参数计算 |
| 3.3.3 降膜流动与传热的CFD模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 水合物生成动力学计算 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 螺旋内槽管流动体系内天然气水合物生成动力学模型 |
| 4.2.1 天然气水合物的生成条件模型 |
| 4.2.2 天然气水合物平衡组成的计算 |
| 4.2.3 水合物生成过程驱动力 |
| 4.2.4 水合物成核速率模型 |
| 4.2.5 生长速率模型 |
| 4.2.6 管道内气体消耗速率模型 |
| 4.3 结果分析与讨论 |
| 4.3.1 水合物生成条件及组成分析 |
| 4.3.2 水合物动力学参数 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 水合物中试系统搭建及实验研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 系统简介 |
| 5.2.1 设备的设计与选择 |
| 5.2.2 测试系统及其误差分析 |
| 5.2.3 现场实验设备照片 |
| 5.2.4 反应器设备强度校核计算 |
| 5.3 水合物生成实验研究 |
| 5.3.1 实验材料 |
| 5.3.2 实验数据处理 |
| 5.3.3 实验条件和步骤 |
| 5.3.4 实验结果与讨论 |
| 5.3.5 生成动力学模型有效性验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 本文总结与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
（9）ZIF-8/溶剂浆液体系吸收—吸附耦合分离C1/C2气体混合物的模拟计算（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 引言 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 常见分离工艺方法 |
| 1.1.1 深冷分离工艺 |
| 1.1.2 吸收分离工艺 |
| 1.1.3 吸附分离工艺 |
| 1.1.4 膜分离工艺 |
| 1.2 含烃气体分离技术研究进展 |
| 1.2.1 联合技术工艺 |
| 1.2.2 水合物分离工艺 |
| 1.3 本课题的研究内容 |
| 1.4 本课题的研究方案 |
| 1.5 本文的研究意义和目的 |
| 第2章 吸收-吸附耦合分离C1/C2混合气体的模型 |
| 2.1 两类气-液相平衡模型 |
| 2.2 热力学模型 |
| 2.2.1 吸收模型 |
| 2.2.2 吸附模型 |
| 第3章 吸收-吸附耦合分离C1/C2混合气体的计算流程 |
| 3.1 模型热力学参数计算步骤 |
| 3.2 吸收-吸附耦合分离模型的建立 |
| 3.2.1 吸收-吸附耦合分离平衡闪蒸的计算步骤 |
| 3.2.2 吸收-吸附平衡闪蒸计算框图 |
| 第4章 计算结果与分析 |
| 4.1 热力学参数计算结果 |
| 4.1.1 水吸收纯气体的计算结果 |
| 4.1.2 乙二醇吸收纯气体的计算结果 |
| 4.1.3 固体ZIF-8吸附气体的计算结果 |
| 4.1.4 ZIF-8/水体系渗透压的计算结果 |
| 4.1.5 ZIF-8/乙二醇体系渗透压的计算结果 |
| 4.2 ZIF-8/溶剂浆液体系纯组分气体溶解度的模拟结果 |
| 4.2.1 纯气体在ZIF-8/水浆液体系中溶解度的计算 |
| 4.2.2 纯气体在ZIF-8/乙二醇浆液体系中溶解度的计算 |
| 4.3 ZIF-8/溶剂浆液体系分离气体混合物的模拟结果 |
| 4.3.1 ZIF-8干材料分离气体混合物的模拟结果 |
| 4.3.2 ZIF-8/溶剂浆液体系吸收吸附分离混合气体的模拟结果 |
| 4.3.3 ZIF-8/溶剂浆液体系气-液-固三相平衡闪蒸计算结果 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）吸收-吸附/吸收-水合分离CH4/H2的模拟计算（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 引言 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 含烃气体混合物分离方法概述 |
| 1.1.1 深冷分离法 |
| 1.1.2 吸收分离法 |
| 1.1.3 吸附分离法 |
| 1.1.4 膜分离法 |
| 1.1.5 水合物分离法 |
| 1.1.6 吸收-水合联合分离法 |
| 1.1.7 吸收-吸附联合分离法 |
| 1.2 吸收-水合法及吸收-吸附法的模拟研究现状 |
| 1.3 流程模拟软件及应用 |
| 1.3.1 Aspen Plus简介 |
| 1.3.2 Aspen Plus单元操作模块介绍 |
| 1.4 本文选题意义及研究内容 |
| 第2章 吸收-吸附法分离CH_4/H_2的流程模拟 |
| 2.1 气-液平衡模型 |
| 2.2 纯气体在浆液中的吸收-吸附模拟 |
| 2.2.1 纯气体-浆液二元系的气液平衡计算 |
| 2.2.2 纯CH_4在浆液的吸收-吸附模拟 |
| 2.2.3 纯H_2在浆液中的吸收吸附模拟 |
| 2.3 吸收-吸附法分离CH_4/H_2的流程模拟 |
| 2.3.1 H_2-CH_4-浆液三元系的气液平衡计算 |
| 2.3.2 吸收-吸附流程模拟计算 |
| 2.3.3 吸收-吸附塔的模拟 |
| 2.3.4 解吸塔的模拟 |
| 2.3.5 流程模拟结果 |
| 2.3.6 能耗计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 吸收-水合法分离CH_4/H_2的流程模拟 |
| 3.1 吸收-水合分离流程介绍 |
| 3.2 H_2-CH_4-浆液三元系的气液平衡计算 |
| 3.3 吸收-水合流程模拟计算 |
| 3.3.1 吸收-水合塔的模拟 |
| 3.3.2 解吸塔的模拟 |
| 3.3.3 流程模拟结果 |
| 3.3.4 能耗计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、CH_4+C_2H_4气体混合物的水合物相平衡（论文参考文献）
- [1]TBAB半笼型煤层气水合物分子动力学模拟[D]. 张强. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]ZIF-8浆液法分离含甲烷混合气应用研究[D]. 贾翀之. 中国石油大学(北京), 2020
- [3]水合物-膜法耦合回收加氢尾气中氢气的基础研究[D]. 袁高强. 中国石油大学(北京), 2020
- [4]油包水复合体系中甲烷水合物生成和储气性能研究[D]. 姚凯. 华南理工大学, 2020(02)
- [5]天然气水合物相变微观特性与气体置换机制研究[D]. 张伦祥. 大连理工大学, 2019(08)
- [6]离子凝胶和水合物相变吸附处理含盐废水方法与机理研究[D]. 董宏生. 大连理工大学, 2019(06)
- [7]四氢呋喃体系内煤层气水合物反应特性研究[D]. 王亚东. 太原理工大学, 2019(08)
- [8]天然气水合物制备过程的复杂多相流传递过程研究[D]. 辛亚男. 北京化工大学, 2019(06)
- [9]ZIF-8/溶剂浆液体系吸收—吸附耦合分离C1/C2气体混合物的模拟计算[D]. 程钰莹. 中国石油大学(北京), 2019(02)
- [10]吸收-吸附/吸收-水合分离CH4/H2的模拟计算[D]. 彭晓婉. 中国石油大学(北京), 2019(02)