目錄
第1章 緒論 1
1.1 煤層氣資源概況 1
1.1.1 煤層氣資源 1
1.1.2 煤層氣開發(fā)與利用現(xiàn)狀 2
1.2 低濃度煤層氣的利用方法 4
1.2.1 燃燒發(fā)電 4
1.2.2 分離與提純 5
1.3 前景與展望 9
主要參考文獻 10
第2章 氣體水合物及其應(yīng)用基礎(chǔ) 12
2.1 引言 12
2.2 氣體水合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 16
2.2.1 氣體水合物的結(jié)構(gòu) 16
2.2.2 氣體水合物的性質(zhì) 18
2.2.3 多元氣體水合物 19
2.3 氣體水合物基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀 20
2.3.1 相平衡熱力學(xué)研究 20
2.3.2 水合物生成動力學(xué)研究 25
2.3.3 水合物分解動力學(xué)研究 32
2.4 氣體水合物應(yīng)用技術(shù) 34
2.4.1 天然氣水合物資源開采 34
2.4.2 天然氣固態(tài)儲運 44
2.4.3 混合氣體分離 44
2.4.4 海水淡化 47
2.4.5 空調(diào)蓄冷 51
主要參考文獻 53
第3章 水合物法提純低濃度煤層氣的熱力學(xué)和動力學(xué)理論 59
3.1 煤層氣的水合物法提純原理 59
3.2 水合物法提純的熱力學(xué)理論 60
3.2.1 純水體系的理論預(yù)測 60
3.2.2 添加劑體系的理論預(yù)測 65
3.2.3 相平衡實驗測試 78
3.3 水合物法提純的動力學(xué)理論 91
3.3.1 乳化液滴生成水合物的動力學(xué)模型 91
3.3.2 宏觀動力學(xué)評價 103
主要參考文獻 105
第4章 溶液攪拌體系的提純實驗研究 108
4.1 實驗裝置 108
4.1.1 氣體水合物高壓實驗裝置 108
4.1.2 高壓顯微可視實驗裝置 110
4.1.3 高壓差示微量熱掃描儀 111
4.2 實驗材料 112
4.3 實驗方法與實驗步驟 113
4.3.1 相平衡實驗步驟 113
4.3.2 動力學(xué)實驗步驟 113
4.3.3 HP-MicroDSC的實驗步驟 114
4.4 TBAB溶液體系的提純實驗研究 115
4.4.1 過冷度對CH4回收率的影響 115
4.4.2 反應(yīng)模式對CH4回收率的影響 117
4.5 TBAC溶液體系的提純實驗研究 120
4.5.1 TBAC濃度對低濃度煤層氣提純特性的影響 120
4.5.2 過冷度對低濃度煤層氣提純特性的影響 124
4.5.3 表面活性劑對低濃度煤層氣提純特性的影響 125
4.6 THF溶液體系的提純實驗研究 130
4.6.1 攪拌體系的動力學(xué)特性 130
4.6.2 THF溶液攪拌體系的水合物生成過程 132
4.6.3 THF+SDS溶液攪拌體系的水合物生成過程 133
4.6.4 SDS對氣體消耗量的影響 134
4.6.5 CH4回收率與提純效率 136
4.7 CP溶液體系的提純實驗研究 137
4.7.1 CP溶液體系的反應(yīng)動力學(xué)條件 137
4.7.2 壓力對CH4回收率的影響 137
4.7.3 CP濃度對CH4回收率的影響 139
4.7.4 低濃度煤層氣的二級水合分離 140
4.8 油包水乳化液體系的提純實驗研究 142
4.8.1 油包水乳化液的配置 142
4.8.2 油包水乳化液的穩(wěn)定性分析 143
4.8.3 油包水乳化液體系的煤層氣提純結(jié)果與討論 145
4.9 石墨納米流體內(nèi)的提純實驗研究 150
4.9.1 低濃度煤層氣在石墨納米流體內(nèi)的水合物生長形態(tài) 150
4.9.2 石墨納米流體體系的CH4提純效率 152
主要參考文獻 152
第5章 多孔介質(zhì)體系的提純實驗研究 154
5.1 實驗裝置 154
5.2 實驗樣品 154
5.3 實驗方法與步驟 155
5.3.1 溶液配制與材料準(zhǔn)備 155
5.3.2 水合物生成動力學(xué)實驗步驟 156
5.4 石英砂體系的動力學(xué)特性 158
5.4.1 石英砂/THF體系的水合物生成過程 160
5.4.2 石英砂+THF+SDS體系的水合物生成過程 160
5.4.3 表面活性劑SDS對誘導(dǎo)時間的影響 161
5.4.4 表面活性劑SDS對氣體消耗量的影響 162
5.5 煤炭顆粒體系的動力學(xué)特性 163
5.5.1 煤炭顆粒體系的實驗結(jié)果與討論 165
5.5.2 煤炭顆粒體系的吸附-水合反應(yīng)過程 166
5.5.3 不同飽和度對煤層氣分離特性的影響 168
5.5.4 吸附-水合反應(yīng)的實驗驗證 170
5.6 不同體系的低濃度煤層氣分離結(jié)果比較 172
5.6.1 氣體消耗量的比較 173
5.6.2 氣體消耗速率的比較 174
5.6.3 CH4回收率與提純效率的比較 174
主要參考文獻 175
第6章 水合物法提純低濃度煤層氣的 經(jīng)濟分析 176
6.1 引言 176
6.2 系統(tǒng)描述與簡化 176
6.3 經(jīng)濟分析理論與方法 178
6.4 煤層氣提純過程的計算與分析 180
6.5 CH4回收率對效率的影響 182
6.6 煤層氣提純過程的?經(jīng)濟分析 184
主要參考文獻 186