《提高天然氣水合物生成速率的強化傳熱傳質研究》是依託華南理工大學，由樊栓獅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：提高天然氣水合物生成速率的強化傳熱傳質研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：樊栓獅
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
天然氣水合物是重要的未來能源和最有前景的天然氣儲運方式之一，但由於水合物生成速率低，造成難以船射罪組大規模生產，使之離實際套用只有一步之遙。本項目為提高水合物儲存天然氣的速度，研究強化傳熱傳質途徑（如採用化學添加劑與機械分散相結合的方法來提高水/氣接觸面積，通過冰成水合物的方法來減少水合物反應熱等）和措施。重點研究分散水的製備和促進劑戒歸說的機理, 探索最佳製備方法和水合方法, 以及水合物添加劑的類型和作用機理。包括:憎水物質和水在高速攪拌器內的相互作用，從而製備出分散性良好的冷凍乾水；將甲基環戊烷等大分子水合物結構控制劑引入乾水中，研究液-液-固相的相互作用及最佳比例；將乾水法套用於噴霧造粒法，考察噴嘴、表面活性劑、結構控制劑和憎水顆粒的關拳循系，提高水合物生成速率；同時，研究氣體水合物在不同環境下的分解特性，得到冰粉和促進劑的水和作用機理。掌握氣體高速水合的措施和機理,為水合物其他技術提供參考。
結題摘要
水合物生成時緩慢的傳質與傳熱過程已經成為水合物技術套用的一大障礙，亟需強化傳熱傳質的新技術。本項目對水合物生成過程中強化傳質傳熱新技術進行了研究。用乾水、表面活性劑、水凝膠等強化水合物的傳質；用泡沫金屬來強化水合物生成過程中的傳熱；將乾水、表面活性劑等與泡沫金屬複合強化水合物生成過程中傳熱傳質；並對上述研究進行了放大實驗，同時設計了一種強化傳熱傳質的水合物反應器。 研究成果如下：（1）製備乾水時二氧化矽和水的最佳比例在1:20左右，最佳攪拌時間為60s—90s。（2）乾水高比表面積的“矽包水”結構能夠增強水合體系的氣-液接觸，降低水合誘導時間，促進甲烷水合物生成，並提高儲氣量。（3）當向水中加入結冷膠，可以比較穩定的儲氣4～6次，但其儲氣量和儲氣速率存在設芝謎櫃一定的衰減。（4）表面活性劑（SDS）乾乃她設溶液具有表面活性，能夠促進水合體系的氣-液接觸，提高甲烷水合速率和儲氣量。矽含量7.5 wt%的SDS乾溶液分散效果好、含水量高，儲氣量最大，與相同矽含量的乾水儲氣量相當，但比干水儲氣速率高約1倍。（5）將多孔泡沫鋁浸入到濃度0.03 wt%的SDS溶液中，其豐富的金屬表面可以強化水合過程的傳熱，其有效導熱係數是純甲烷水合物導熱係數的132倍，使含泡沫鋁的SDS溶液儲氣速率比單純的SDS溶液儲氣速率更大。（6）泡沫銅也可以強化水合物在乾水和凝膠乾水中生成的傳熱，但是並未對乾水和凝膠乾水起到支撐，儲氣可逆性沒有增加。（7）木質素磺酸鈉具有一定的潤濕，可整殃灶以增大氣體的溶解度，降低表面張力，有利於強化水合過程中的傳質，縮短誘導時間、增大儲氣量。木質素磺酸鈉溶液濃度為0.5wt%、初始壓力8.3 MPa時儲氣量高達204.1 V/V。（8）水凝膠聚甲基丙烯酸-2-羥乙基酯（pHEMA）集吸水、保水、緩釋於一體而又不溶於水，具有足夠大的互相交聯的孔道，能促進甲烷的擴散，增大水-氣接觸，進行水合儲氣時儲氣量可達到110.0 V/V，且經過水合-分解-水合循環11次儲氣量基本不變。（9）在放大實驗中，水凝膠和凝膠乾水的可逆性要優於乾水。（10）研發了一種可視化高效製備氣體水合物的噴射反應器，可在動力學上加速氣體水合物的生成。 本項目提出來強化水合物艱鍵腳生成過程中強化傳熱傳質的新方法，發表論文17篇，申請發明專利6項，獲得省部級一等獎1次、二等獎1次。
