联用型水合物促进剂对甲烷水合物生成过程的影响规律研究

水合物较低的生成动力学速率和较高的相平衡条件是困扰水合物技术工业化应用的主要原因。研究了热力学促进剂(四丁基溴化铵(TBAB))和动力学促进剂(十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS))联用时对甲烷水合物生成热力学和动力学的促进行为,重点考察了3种促进剂质量比、联用型水合物促进剂质量分数和初始实验温度等因素对联用型水合物促进剂性能的影响。结果表明,将SDS、SDBS和TBAB以质量比2:1:1联用时,对甲烷水合物生成热力学和动力学均具有良好的促进作用,可有效降低甲烷水合物相平衡条件;适宜的联用型水合物促进剂质量分数为0.05%~0.30%,其中质量分数为0.10%时,诱导时间为75 s;降低初始实验温度可增加甲烷水合物生成的反应推动力,有利于快速成核与生长,当初始实验温度为276.15 K时,储气量高达170 mL/mL(1 mL水储存170 mL气体)。此外,联用型水合物促进剂的核心组分为离子型表面活性剂,在机械搅拌作用下体系会产生大量气泡,加快气液传质速率,因此甲烷水合物颗粒最初在界面气泡处出现,随后呈现气相和液相双向生长趋势,进而快速充满反应釜,有利于对甲烷等气体小分子的储存。