NaCl對瓦斯水合物相平衡的影響

張保勇,于 躍,吳 強,高 霞,張 強

(1.黑龍江科技大學安全工程學院,黑龍江哈爾濱 150022;2.中國礦業大學煤礦瓦斯治理國家工程研究中心,江蘇徐州 221008;3.瓦斯等烴氣輸運管網安全基礎研究國家級專業中心實驗室,黑龍江哈爾濱 150022;4.黑龍江科技大學建筑工程學院,黑龍江哈爾濱 150022)

NaCl對瓦斯水合物相平衡的影響

張保勇1,2,3,于 躍1,3,吳 強1,3,高 霞4,張 強1,3

(1.黑龍江科技大學安全工程學院,黑龍江哈爾濱 150022;2.中國礦業大學煤礦瓦斯治理國家工程研究中心,江蘇徐州 221008;3.瓦斯等烴氣輸運管網安全基礎研究國家級專業中心實驗室,黑龍江哈爾濱 150022;4.黑龍江科技大學建筑工程學院,黑龍江哈爾濱 150022)

相平衡條件及其影響因素對瓦斯水合物的快速大量生成具有重要指導意義,利用高壓可視瓦斯水合實驗裝置并結合圖解法研究了3種質量分數NaCl溶液(0.5%,2.0%和3.5%)體系中瓦斯混合氣(CH4-C3H8-CO2-N2-O2)水合物相平衡條件。結果表明:NaCl改變了瓦斯水合物形成相平衡條件,致使相平衡條件更加苛刻;相同溫度條件下,9組實驗瓦斯水合物形成相平衡壓力較純水體系升高0.50～2.98 MPa。基于水合離子電離平衡理論建立了瓦斯水合物相平衡NaCl影響機理假說模型,認為NaCl電離出的Na+和Cl-強電場作用對水分子產生作用力,破壞了瓦斯氣體分子周圍水團簇結構形成。

瓦斯水合物;NaCl溶液;相平衡;水分子簇

國家《能源中長期發展規劃綱要(2004—2020年)》確定,我國將堅持以煤炭為主體的能源戰略,瓦斯氣作為煤炭伴生氣體,對煤礦安全生產構成嚴重威脅;同時,瓦斯氣又是一種優質高效清潔能源,然而2012年我國煤礦瓦斯利用率僅為41.6%,其余直接排放到大氣中,不僅造成能源大量浪費和經濟損失,而且嚴重污染生態環境。……