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標(biāo)題: 天然氣水合物的形成與防治 [打印本頁(yè)]

作者: 牛先生 時(shí)間: 2012-4-16 21:04
標(biāo)題: 天然氣水合物的形成與防治

天然氣水合物的形成與防治.pdf (383.42 KB, 下載次數(shù): 34, 售價(jià): 3 金幣)

天然氣水合物的危害
天然氣水合物(Natural gas hydrates)是在一定
的壓力與溫度條件下，天然氣中的水與甲烷、乙烷、
丙烷、異丁烷、正丁烷、氮?dú)狻⒍趸家约傲蚧瘹涞?br /> 分子在一定的溫度和壓力條件下所形成的籠形結(jié)晶
狀化合物，外觀形似松散的冰或致密的雪白色結(jié)晶
體。由于天然氣水合物的生成易造成井筒、輸氣管線
的堵塞，因而會(huì)影響氣田的正常生產(chǎn)。天然氣水合物
不僅可能導(dǎo)致管道堵塞，也可造成分離設(shè)備和儀表
的堵塞，水合物分解產(chǎn)生釋放的大量天然氣還可能
引起管道爆裂，因此天然氣輸送過(guò)程中水合物的產(chǎn)
生與預(yù)防是很重要的問(wèn)題。為確保輸氣管道安全經(jīng)
濟(jì)運(yùn)行，如何消除和防治管道水合物生成已引起科
研人員和有關(guān)部門(mén)的重視，并已成為天然氣傳輸中
亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
2天然氣水合物晶體結(jié)構(gòu)
天然氣水合物中水分子借助氫鍵形成主體結(jié)晶
網(wǎng)格，網(wǎng)格中的孔穴內(nèi)充滿氣體分子(客體分子)，而
孔穴填充程度則取決于體系的溫度、壓力和過(guò)冷度。
這種結(jié)晶體在無(wú)氣體分子存在時(shí)不能穩(wěn)定存在，只
有通過(guò)被包絡(luò)的氣體分子與水分子的相互作用，才
可生成穩(wěn)定的水合物結(jié)構(gòu)。它的密度為0．88～0．90
咖m，，其分子通式為M·nH：0，式中M代表生成水合
物的氣體分子，n代表生成水合物的水分子數(shù)。當(dāng)其
中甲烷含量超過(guò)氣體總量的99．9％時(shí)稱(chēng)為甲烷水合
物。在自然界如永久凍土層和海底存在的甲烷水合
物，外觀似冰，遇火可以燃燒，俗稱(chēng)“可燃冰”。在標(biāo)準(zhǔn)
狀況下，1 in3的天然氣水合物可以儲(chǔ)存150～180 m3
的天然氣。迄今發(fā)現(xiàn)的氣體水合物按照水分子構(gòu)成
的多面體的不同，分為I型、II型、H型3種結(jié)構(gòu)。I
型水合物為12面體和14面體，屬立方晶體結(jié)構(gòu)，能
容納甲烷、乙烷及二氧化碳、硫化氫、氮?dú)獾刃》肿樱?br /> II型水合物為12面體和16面體，屬菱形晶體結(jié)構(gòu)，
除了能包含I型中的小分子外，還可容納部分丙烷
和異丁烷；H型為12面體和20面體，屬六方晶體結(jié)
構(gòu)，可容納較大的異戊烷分子。3種類(lèi)型相比較而
言，II型和H型更穩(wěn)定，而I型在自然界分布更廣
泛。
3天然氣水合物產(chǎn)生條件
井流物中含有地層水、雜質(zhì)等物質(zhì)，并沿內(nèi)壁不
光滑的油管流動(dòng)，因此，具備形成水合物所必需的氣
體分子和液態(tài)水條件，一旦壓力、溫度條件滿足，便
會(huì)形成水合物。影響天然氣水合物形成的因素很多，
概括起來(lái)可分為：
(1)天然氣的溫度等于或低于水的露點(diǎn)，有游
離水或液態(tài)水存在，均可形成水合物；
(2)在一定的壓力和氣體組成下，其溫度低于
對(duì)應(yīng)的相平衡溫度，水便容易形成亞穩(wěn)態(tài)的晶格框
架；
(3)操作壓力高，使形成水合物的溫度上升；
(4)氣流速度很高，或者在通過(guò)管道或設(shè)備時(shí)
攪動(dòng)很厲害；
(5)壓力發(fā)生明顯波動(dòng)或流向突變產(chǎn)生攪動(dòng)。
天然氣水合物的危害
天然氣水合物(Natural gas hydrates)是在一定
的壓力與溫度條件下，天然氣中的水與甲烷、乙烷、
丙烷、異丁烷、正丁烷、氮?dú)�、二氧化碳以及硫化氫�?br /> 分子在一定的溫度和壓力條件下所形成的籠形結(jié)晶
狀化合物，外觀形似松散的冰或致密的雪白色結(jié)晶
體。由于天然氣水合物的生成易造成井筒、輸氣管線
的堵塞，因而會(huì)影響氣田的正常生產(chǎn)。天然氣水合物
不僅可能導(dǎo)致管道堵塞，也可造成分離設(shè)備和儀表
的堵塞，水合物分解產(chǎn)生釋放的大量天然氣還可能
引起管道爆裂，因此天然氣輸送過(guò)程中水合物的產(chǎn)
生與預(yù)防是很重要的問(wèn)題。為確保輸氣管道安全經(jīng)
濟(jì)運(yùn)行，如何消除和防治管道水合物生成已引起科
研人員和有關(guān)部門(mén)的重視，并已成為天然氣傳輸中
亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
2天然氣水合物晶體結(jié)構(gòu)
天然氣水合物中水分子借助氫鍵形成主體結(jié)晶
網(wǎng)格，網(wǎng)格中的孔穴內(nèi)充滿氣體分子(客體分子)，而
孔穴填充程度則取決于體系的溫度、壓力和過(guò)冷度。
這種結(jié)晶體在無(wú)氣體分子存在時(shí)不能穩(wěn)定存在，只
有通過(guò)被包絡(luò)的氣體分子與水分子的相互作用，才
可生成穩(wěn)定的水合物結(jié)構(gòu)。它的密度為0．88～0．90
咖m，，其分子通式為M·nH：0，式中M代表生成水合
物的氣體分子，n代表生成水合物的水分子數(shù)。當(dāng)其
中甲烷含量超過(guò)氣體總量的99．9％時(shí)稱(chēng)為甲烷水合
物。在自然界如永久凍土層和海底存在的甲烷水合
物，外觀似冰，遇火可以燃燒，俗稱(chēng)“可燃冰”。在標(biāo)準(zhǔn)
狀況下，1 in3的天然氣水合物可以儲(chǔ)存150～180 m3
的天然氣。迄今發(fā)現(xiàn)的氣體水合物按照水分子構(gòu)成
的多面體的不同，分為I型、II型、H型3種結(jié)構(gòu)。I
型水合物為12面體和14面體，屬立方晶體結(jié)構(gòu)，能
容納甲烷、乙烷及二氧化碳、硫化氫、氮?dú)獾刃》肿樱?br /> II型水合物為12面體和16面體，屬菱形晶體結(jié)構(gòu)，
除了能包含I型中的小分子外，還可容納部分丙烷
和異丁烷；H型為12面體和20面體，屬六方晶體結(jié)
構(gòu)，可容納較大的異戊烷分子。3種類(lèi)型相比較而
言，II型和H型更穩(wěn)定，而I型在自然界分布更廣
泛。
3天然氣水合物產(chǎn)生條件
井流物中含有地層水、雜質(zhì)等物質(zhì)，并沿內(nèi)壁不
光滑的油管流動(dòng)，因此，具備形成水合物所必需的氣
體分子和液態(tài)水條件，一旦壓力、溫度條件滿足，便
會(huì)形成水合物。影響天然氣水合物形成的因素很多，
概括起來(lái)可分為：
(1)天然氣的溫度等于或低于水的露點(diǎn)，有游
離水或液態(tài)水存在，均可形成水合物；
(2)在一定的壓力和氣體組成下，其溫度低于
對(duì)應(yīng)的相平衡溫度，水便容易形成亞穩(wěn)態(tài)的晶格框
架；
(3)操作壓力高，使形成水合物的溫度上升；
(4)氣流速度很高，或者在通過(guò)管道或設(shè)備時(shí)
攪動(dòng)很厲害；
(5)壓力發(fā)生明顯波動(dòng)或流向突變產(chǎn)生攪動(dòng)。

作者: dzy2006 時(shí)間: 2012-4-17 09:20
謝謝樓主分享！

作者: bachelor 時(shí)間: 2012-6-4 16:58
學(xué)習(xí)了，長(zhǎng)點(diǎn)知識(shí)

作者: 流年堪佳 時(shí)間: 2012-10-12 21:28
好帖子，謝謝樓主分享

作者: bkqcycyqm 時(shí)間: 2012-10-13 15:08
樓主辛苦了，正需要呢。

作者: 流年堪佳 時(shí)間: 2012-10-16 22:04
好帖子，贊一個(gè)

作者: cydxcyp780 時(shí)間: 2012-10-22 09:50
學(xué)習(xí)了，好東東�。�

作者: xzgxzgxzg 時(shí)間: 2012-10-22 14:05
天然氣水合物的形成與防治

作者: guoshaguo 時(shí)間: 2012-10-31 12:01
研究下

作者: poter 時(shí)間: 2012-12-11 13:26
學(xué)習(xí)了，好東西啊

作者: bkqcycyqm 時(shí)間: 2012-12-19 00:29
要是ppt就好了。

作者: byrwk 時(shí)間: 2013-1-13 08:07
不錯(cuò)、、很好

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