【摘 要】
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水合物生成和分解的研究对油水多相输送管道防堵和水合物其他应用具有重要意义。本论文将多孔介质ZIF-8加入纯水或油水体系中,研究了新型多孔材料ZIF-8对水合物法储气及防聚过程中水合物生成的影响。主要研究内容如下:（1）以含多孔材料浆液为储气介质,提出吸附-水合顺序法以提高水合物储气密度。在改善水合物生成的研究中,多孔材料通常可提高储气密度较小的固定床的水转化率,并加速水转化率较低的悬浮液中水合物成
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水合物生成和分解的研究对油水多相输送管道防堵和水合物其他应用具有重要意义。本论文将多孔介质ZIF-8加入纯水或油水体系中,研究了新型多孔材料ZIF-8对水合物法储气及防聚过程中水合物生成的影响。主要研究内容如下:（1）以含多孔材料浆液为储气介质,提出吸附-水合顺序法以提高水合物储气密度。在改善水合物生成的研究中,多孔材料通常可提高储气密度较小的固定床的水转化率,并加速水转化率较低的悬浮液中水合物成核。本论文以多孔材料浆液为储气介质,设计了吸附-水合顺序法来提高储气密度。首先研究了ZIF-8浆液和固定床中甲烷的储存和释放,ZIF-8固定床中甲烷储存密度可达127.41 V/Vbed,然而,降压过程中气体损失占总吸收量的21.50%。采用吸附-水合顺序法,能够有效提高浆液中的储气密度,储气密度达到107.51 V/Vbed,同时降压过程中的气体损失要远小于固定床。浆液中气体吸收量和气体损失量均随着冷却温度的降低而降低。在268.15 K时,ZIF-8含量为40wt%的浆液中最大的气体吸收量和储气密度分别为78.84 mmol和133.59 V/Vbed,而气体损失仅占气体吸收总量的14.04%。在浆液中发现了自保护效应,最慢的气体释放温度为263.15 K。鉴于常压下气体释放率较高,发现通过增加背压,可以有效地控制气体的释放速率,在1.1 MPa、263.15K下,10 h内气体释放率可由常压下的43.42%降至11.08%。上述结果表明,在ZIF-8浆液中采用吸附-水合顺序法是一种有前途的气体储运方式。（2）基于油水分散体系,评价了ZIF-8与热力学抑制剂联用时对水合物颗粒的防聚效果。考察了低剂量的ZIF-8和乙二醇（EG）联用对不同含水率、不同过冷度下的油水体系中水合物浆液的防聚效果。含0.5 wt%Span20+5.0 wt%ZIF-8/EG浆液的体系在含水率为5～25 vol%的区间内防聚效果较好,当含水率达到30 vol%后水合物开始结块。同时,在含水率为20 vol%时,体系能承受7.01 K的较高过冷度。还发现降凝剂和柴油能够对抑制水合物生成起到一定作用,二者与ZIF-8/EG浆液联合使用能够一定程度上防止水合物沉积结块。这表明ZIF-8/EG浆液在水合物防聚方面具有良好效果,在油气管道防堵方面具有广阔应用前景。
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