驅動力對瓦斯水合物晶體成核動力學的影響

張保勇，尹百元，周莉紅

(1.黑龍江科技大學 安全工程學院，哈爾濱 150022；2.黑龍江科技大學 瓦斯等烴氣輸運管網安全基礎研究實驗室，哈爾濱 150022)

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驅動力對瓦斯水合物晶體成核動力學的影響

張保勇1,2，尹百元1,2，周莉紅1,2

(1.黑龍江科技大學 安全工程學院，哈爾濱 150022；2.黑龍江科技大學 瓦斯等烴氣輸運管網安全基礎研究實驗室，哈爾濱 150022)

為探尋驅動力在瓦斯水合物晶體成核過程中的動力學作用，利用自制的瓦斯水合物生長動力學實驗系統，采用四種驅動力，將三種瓦斯氣樣進行水合物晶體成核動力學實驗，根據各體系水合物晶體成核誘導時間變化規律，對驅動力的影響機理進行了分析。結果表明：在驅動力由1 MPa增至4 MPa的過程中，三種氣樣晶體成核誘導時間分別由1 MPa時的14、10、10 min縮短至4 MPa時的4、4、5 min，共計縮短50.0%～71.4%。驅動力的增大可以加快氣體溶解，提高液相中氣體含量，促進晶體成核的進行，且驅動力越大作用效果越明顯。該研究可以為氣體水合物技術應用的完善提供參考依據。

瓦斯水合物； 驅動力； 晶體成核； 誘導時間

0　引　言

氣體水合物是小分子氣體(CH4、C2H6、CO2、H2S等)與水在一定溫度壓力條件絡合而成的一種非化學計量的籠形晶體化合物[1]，可以在常壓、-15～10 ℃的條件下穩定儲存，具有含氣量大、生成條件溫和等特點[2-3]。鑒于此，筆者提出了利用水合物法分離提純礦井瓦斯以實現富集CH4的新思路，其基本原理是基于礦井瓦斯主要組分CH4、O2、N2等形成水合物的相平衡條件不同[4-6]，如0 ℃時CH4、O2、N2形成水合物的相平衡壓力分別為2.56、11.10、14.30 MPa，通過控制實驗壓力使易形成水合物的組分CH4首先發生氣相到固相(水合物相)的相態變化，然后實現CH4與其他氣體組分的分離。……