水合物抑制及储氢分子模拟研究

作     者：颜克凤 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：仲崇立

授予年度：2005年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082003[工学-油气储运工程] 

主      题：气体水合物 分子模拟 抑制剂 稳定晶面 储氢 

摘      要：研究抑制水合物形成的机理对天然气储存和运输以及油气工业有着非常重要的意义，而分析一定条件下水合物—氢体系平衡时能量和稳定结构可以为水合物储氢研究提供理论支持。本文采用分子模拟的方法研究了天然气水合物抑制机理与抑制效果以及水合物储氢的稳定结构和储氢能力。 用分子动力学(MD)模拟方法确定了结构H型(SH)天然气水合物的稳定晶体生长面为(001)。系统研究了277 K时PVCap、PEO和PVP三种动力学抑制剂对此晶面的影响。模拟显示抑制剂中的氧与表面水分子形成氢键，从而破坏原有的稳定结构，造成水合物笼型结构坍塌，达到抑制水合物形成的效果。比较三种不同动力学抑制剂对SH水合物的抑制，得出抑制效果次序为：PVCapPEOPVP。在此基础上研究了PVCap对天然气水合物结构Ⅰ型(SⅠ)，结构Ⅱ型(SⅡ)和SH三种不同晶型的抑制效应。模拟发现抑制效果的次序为：SHSⅠSⅡ。 通过MD模拟研究了不同覆盖率下PVCap对SH水合物抑制效应。模拟从微观角度研究了PVCap在不同覆盖率下的运动状况，得出不同覆盖率下的抑制效果为：50％25％75％100％。即覆盖率为50％时动力学抑制剂的抑制效果最好。 通过对SⅠ和SH氢气水合物的模拟，找到了氢气形成水合物较