氣體水合物科學與技術（第二版）

第1章引言1
1.1 氣體水合物研究歷史簡介1
1.2 氣體水合物研究的現(xiàn)實意義2
1.3 本書的基本內(nèi)容4

第2章氣體水合物的晶體結(jié)構與基本性質(zhì)6
2.1 氣體水合物的晶體結(jié)構6
2.1.1氫鍵6
2.1.2冰的晶格結(jié)構7
2.1.3水合物的晶體結(jié)構特征7
2.2 客體分子對晶體結(jié)構的影響9
2.3 水合物結(jié)構測定技術10
2.3.1Raman光譜法11
2.3.2NMR波譜法13
2.3.3X射線多晶衍射法14
2.4 水合物結(jié)構研究進展18
2.4.1水合物結(jié)構受壓力影響的相關研究19
2.4.2二元客體體系水合物結(jié)構與組成的關系20
2.4.3分解過程中水合物結(jié)構轉(zhuǎn)化23
2.4.4H2參與生成的水合物的結(jié)構特征26
2.4.5H2氣體分子在水合物晶格的擴散特征30
2.5 水合物的基本性質(zhì)32
參考文獻34

第3章氣體水合物相平衡熱力學37
3.1 經(jīng)典van der Waals-Platteeuw型水合物熱力學模型37
3.1.1van der Waals-Platteeuw模型(1959)38
3.1.2van der Waals-Platteeuw模型的改進46
3.1.3小結(jié)50
3.2 Chen-Guo水合物模型50
3.2.1局部穩(wěn)定性和準均勻占據(jù)理論50
3.2.2水合物生成過程的動力學機理53
3.2.3基本熱力學模型55
3.2.4多元氣體水合物生成條件的預測59
3.2.5H型水合物的熱力學模型62
3.2.6小結(jié)64
3.3 多元-多相復雜體系中水合物熱力學生成條件65
3.3.1不含抑制劑的體系65
3.3.2含極性抑制劑的體系67
3.3.3含電解質(zhì)(鹽)體系71
3.3.4計算結(jié)果72
3.3.5小結(jié)79
3.4 多孔介質(zhì)內(nèi)水合物熱力學生成條件80
3.4.1Clarke和Bishnoi模型80
3.4.2Klauda和Sandler模型82
3.4.3Chen和Guo模型84
3.4.4小結(jié)90
3.5 乳液體系水合物生成條件91
3.5.1亞穩(wěn)態(tài)邊界條件模型91
3.5.2計算結(jié)果與討論93
3.5.3小結(jié)94
3.6 含水合物相的多相平衡計算模型94
3.6.1氣-液-液-水合物四相閃蒸計算模型94
3.6.2氣-水合物兩相閃蒸計算模型105
3.6.3小結(jié)109
參考文獻109

第4章氣體水合物生成動力學114
4.1 水合物的成核動力學114
4.1.1成核概念114
4.1.2成核的微觀機理116
4.1.3成核過程推動力關聯(lián)式120
4.1.4成核誘導期測量與關聯(lián)121
4.1.5水合物成核動力學的發(fā)展方向126
4.2 水合物生長動力學126
4.2.1水合物晶體生長形態(tài)126
4.2.2宏觀生長動力學134
4.2.3界面水合物生長動力學148
4.2.4水合物生長動力學的懸浮氣泡研究法158
4.3 水合物生成過程強化方法171
4.3.1噴霧171
4.3.2鼓泡172
4.3.3表面活性劑174
參考文獻182

第5章氣體水合物分解動力學188
5.1 引言188
5.2 冰點以上水合物的分解動力學特征188
5.2.1加熱分解動力學188
5.2.2降壓分解動力學189
5.3 冰點以上水合物分解動力學機理及數(shù)學模型193
5.3.1分解機理193
5.3.2數(shù)學模型194
5.4 冰點以下水合物的分解動力學特征197
5.4.1純水體系中CH4水合物分解動力學特征197
5.4.2含SDS體系CH4水合物分解動力學特征199
5.4.3含活性炭體系中CH4水合物分解動力學特征200
5.4.4不同體系中CH4水合物分解動力學特征比較201
5.4.5乙烯水合物分解動力學特征203
5.4.6油水乳液體系CH4水合物分解動力學特征204
5.5 冰點以下水合物的分解機理及數(shù)學模型207
5.5.1水合物分解后的微觀結(jié)構207
5.5.2分解機理208
5.5.3冰點以下水合物分解數(shù)學模型211
參考文獻217

第6章油/氣輸送管線水合物防控技術219
6.1 傳統(tǒng)熱力學抑制方法219
6.1.1脫水技術219
6.1.2管線加熱技術220
6.1.3降壓控制220
6.1.4添加熱力學抑制劑220
6.2 新型動力學控制方法220
6.2.1動力學抑制劑(KHI)221
6.2.2防聚劑(AA)227
6.3 作者實驗室研究成果234
6.3.1KHI234
6.3.2AA237
6.4 現(xiàn)場油氣田應用245
6.4.1KHI245
6.4.2AA247
參考文獻249

第7章水合物法儲運氣體技術254
7.1 不同天然氣儲運方式的對比254
7.1.1管道運輸255
7.1.2LNG儲運255
7.1.3CNG儲運255
7.1.4ANG儲運255
7.1.5NGH儲運255
7.1.6其他儲運技術256
7.2 NGH技術經(jīng)濟性分析256
7.3 NGH生成過程強化方法258
7.3.1靜態(tài)純水體系中水合物生成狀況259
7.3.2水合物生成過程的物理強化259
7.3.3水合物生成過程的物理化學強化261
7.4 NGH儲運工藝270
7.4.1NGH生產(chǎn)工藝270
7.4.2水合物的儲存及運輸工藝275
參考文獻277

第8章水合法分離氣體混合物技術281
8.1 水合分離氣體混合物技術研發(fā)進展281
8.2 水合分離技術的潛在應用領域282
8.3 水合分離氣體混合物的模擬研究283
8.3.1水合分離含氫氣體混合物283
8.3.2水合法分離C1、C2關鍵組分288
8.4 水合法分離氣體混合物的幾個典型概念流程298
8.4.1水合法分離高壓加氫裝置循環(huán)氫298
8.4.2水合法分離催化裂化干氣299
8.4.3水合分離方法與深冷分離流程耦合改造傳統(tǒng)乙烯分離流程301
8.5 吸收-水合耦合分離技術304
8.5.1吸收-水合耦合法分離原理305
8.5.2吸收-水合耦合法分離沼氣（CH4/CO2）305
8.5.3吸收-水合耦合法分離IGCC混合氣（CO2/H2）308
8.5.4吸收-水合耦合法分離裂解干氣（CH4/C2H4/N2/H2）315
8.6 水合分離技術的研發(fā)與應用前景展望318
參考文獻318

第9章天然氣水合物資源分布322
9.1 天然氣水合物成藏模式322
9.1.1海洋水合物成藏模式322
9.1.2我國南海潛在水合物成藏模式326
9.2 全球天然氣水合物的儲量327
9.3 全球天然氣水合物資源的分布及其特征328
9.3.1天然氣水合物資源的分布地點329
9.3.2天然氣水合物的分布特征334
9.4 我國的水合物資源339
9.4.1海洋水合物資源339
9.4.2天然凍土帶水合物資源341
9.4.3我國的天然氣水合物遠景資源評價342
9.5 小結(jié)343
參考文獻344

第10章天然氣水合物勘探技術353
10.1 天然氣水合物地球物理探測技術353
10.1.1地震反演技術353
10.1.2測井法355
10.2 地球化學探測技術360
10.2.1與天然氣水合物相關的氣體特征360
10.2.2天然氣水合物地層孔隙水的地球化學特征361
10.3 保真取芯技術363
參考文獻364

第11章天然氣水合物資源開發(fā)技術367
11.1 水合天然氣開采的基本方法和原理367
11.1.1降壓法367
11.1.2升溫法370
11.1.3注抑制劑法371
11.1.4注氣吹掃-置換法372
11.1.5組合開采法374
11.2 天然氣水合物開采的實驗和數(shù)值模擬方法375
11.2.1天然氣水合物開采模擬裝置及實驗研究376
11.2.2天然氣水合物數(shù)值模擬382
11.3 天然氣水合物開采的野外試開采進展386
11.4 天然氣水合物商業(yè)化開采面臨的挑戰(zhàn)和對策387
參考文獻389

第12章氣體水合物和氣候環(huán)境395
12.1 天然氣水合物的穩(wěn)定性與分解396
12.2 天然氣水合物的環(huán)境效應398
12.2.1天然氣水合物與全球氣候變化398
12.2.2天然氣水合物與海底地質(zhì)災害401
12.2.3天然氣水合物與海洋生態(tài)環(huán)境402
12.3 水合物技術在環(huán)境保護中的應用403
參考文獻404

附錄406
附錄1 氣體水合物生成條件數(shù)據(jù)集406
附錄1-Ⅰ單組分體系的水合物生成條件數(shù)據(jù)406
附錄1-Ⅱ混合體系水合物生成條件數(shù)據(jù)419
附錄1-Ⅲ水合物在抑制劑和促進劑作用下的生成條件數(shù)據(jù)456
參考文獻490
附錄2 純水體系水合物生成條件計算程序492