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(kāi)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(xiàn) 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?dú)怏w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(dòng)力學(xué)研究 25
2.3.3 水合物分解動(dòng)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(kāi)采 34
2.4.2 天然氣固態(tài)儲(chǔ)運(yùn) 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(xiàn) 53
第3章 水合物法提純低濃度煤層氣的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論 59
3.1 煤層氣的水合物法提純?cè)��?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(cè) 60
3.2.2 添加劑體系的理論預(yù)測(cè) 65
3.2.3 相平衡實(shí)驗(yàn)測(cè)試 78
3.3 水合物法提純的動(dòng)力學(xué)理論 91
3.3.1 乳化液滴生成水合物的動(dòng)力學(xué)模型 91
3.3.2 宏觀動(dòng)力學(xué)評(píng)價(jià) 103
主要參考文獻(xiàn) 105
第4章 溶液攪拌體系的提純實(shí)驗(yàn)研究 108
4.1 實(shí)驗(yàn)裝置 108
4.1.1 氣體水合物高壓實(shí)驗(yàn)裝置 108
4.1.2 高壓顯微可視實(shí)驗(yàn)裝置 110
4.1.3 高壓差示微量熱掃描儀 111
4.2 實(shí)驗(yàn)材料 112
4.3 實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)步驟 113
4.3.1 相平衡實(shí)驗(yàn)步驟 113
4.3.2 動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟 113
4.3.3 HP-MicroDSC的實(shí)驗(yàn)步驟 114
4.4 TBAB溶液體系的提純實(shí)驗(yàn)研究 115
4.4.1 過(guò)冷度對(duì)CH4回收率的影響 115
4.4.2 反應(yīng)模式對(duì)CH4回收率的影響 117
4.5 TBAC溶液體系的提純實(shí)驗(yàn)研究 120
4.5.1 TBAC濃度對(duì)低濃度煤層氣提純特性的影響 120
4.5.2 過(guò)冷度對(duì)低濃度煤層氣提純特性的影響 124
4.5.3 表面活性劑對(duì)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(shí)驗(yàn)研究 130
4.6.1 攪拌體系的動(dòng)力學(xué)特性 130
4.6.2 THF溶液攪拌體系的水合物生成過(guò)程 132
4.6.3 THF+SDS溶液攪拌體系的水合物生成過(guò)程 133
4.6.4 SDS對(duì)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(shí)驗(yàn)研究 137
4.7.1 CP溶液體系的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件 137
4.7.2 壓力對(duì)CH4回收率的影響 137
4.7.3 CP濃度對(duì)CH4回收率的影響 139
4.7.4 低濃度煤層氣的二級(jí)水合分離 140
4.8 油包水乳化液體系的提純實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(xiàn) 152
第5章 多孔介質(zhì)體系的提純實(shí)驗(yàn)研究 154
5.1 實(shí)驗(yàn)裝置 154
5.2 實(shí)驗(yàn)樣品 154
5.3 實(shí)驗(yàn)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(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟 156
5.4 石英砂體系的動(dòng)力學(xué)特性 158
5.4.1 石英砂/THF體系的水合物生成過(guò)程 160
5.4.2 石英砂+THF+SDS體系的水合物生成過(guò)程 160
5.4.3 表面活性劑SDS對(duì)誘導(dǎo)時(shí)間的影響 161
5.4.4 表面活性劑SDS對(duì)氣體消耗量的影響 162
5.5 煤炭顆粒體系的動(dòng)力學(xué)特性 163
5.5.1 煤炭顆粒體系的實(shí)驗(yàn)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(guò)程 166
5.5.3 不同飽和度對(duì)煤層氣分離特性的影響 168
5.5.4 吸附-水合反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(xiàn) 175
第6章 水合物法提純低濃度煤層氣的 經(jīng)濟(jì)分析 176
6.1 引言 176
6.2 系統(tǒng)描述與簡(jiǎn)化 176
6.3 經(jīng)濟(jì)分析理論與方法 178
6.4 煤層氣提純過(guò)程的計(jì)算與分析 180
6.5 CH4回收率對(duì)效率的影響 182
6.6 煤層氣提純過(guò)程的?經(jīng)濟(jì)分析 184
主要參考文獻(xiàn) 186