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| 1 | 笼型水合物为能源化工带来新机遇显示文摘笼型水合物是利用水分子通过氢键作用构建的笼型结构对甲烷等能源气体进行存储和提取,具有高安全性、高储存容量、温和储存条件、环境友好等优点。天然气水合物是传统能源和绿色能源之间的桥梁燃料,已成为世界各国科学家竞相研究开发的热点。本文综述了笼型水合物在能源与环境、流动安全、工程应用三个方面的研究成果,涵盖了固化天然气(SNG)、CO_(2)捕获和气体分离、蓄冷、海水淡化、汽车燃料以及制氢与储氢等能量转换、能量储存的领域。文章指出大力发展笼型水合物衍生技术,实现提取甲烷同时捕获二氧化碳,有助于实现碳中和的目标。阐述了笼型水合物生成依赖于其自身的热力学相平衡条件、反应过程的动力学性质及传递过程强化,从生成到分解的过程主要包括溶解、成核、生长、晶裂和解吸等一系列步骤,过程的微观机理复杂。展望了利用多尺度方法研究水合物生成的微观结构、界面现象、宏观应用和作用机理,有助于扩展化学工程的原理和知识,对开发能源化工领域新材料新工艺也有裨益,从而促进能源化工的发展。 | 郎雪梅 樊栓狮 王燕鸿 李刚 于驰 王盛龙 | 2021 | 化工进展2021，40，9： | 6 |
| 2 | 离子液体与PVP K90复合抑制剂对甲烷水合物的生成影响显示文摘注入抑制剂是油气行业解决管道输送过程因水合物生成而引发的堵塞问题最常用的方法。但现有大多数动力学抑制剂(KHIs)存在抑制性能不足、高过冷度条件下会失效等问题,可应用场合大大受限。离子液体作为绿色溶剂对甲烷水合物具有良好的热力学抑制作用。为改进KHIs的性能,提出将离子液体与KHIs复合。本文实验考察8.0K过冷度、两种浓度下[1.0%(质量)、2.0%(质量)]离子液体N-丁基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐([BMP][BF4])、聚乙烯基吡咯烷酮(PVPK90)以及二者复配构成的复合型抑制剂对甲烷水合物抑制规律,得到了最佳组分配比。利用粉末X射线衍射(PXRD)和低温激光拉曼光谱测量了不同抑制剂体系中形成的甲烷水合物晶体微观结构和晶穴占有率,发现添加抑制剂不会改变sI型甲烷水合物晶体结构,但会影响水合物晶体的大、小笼占有率和水合数。结合宏观动力学实验和微观结构测试结果,揭示离子液体与PVPK90复合抑制剂的抑制机理。 | 任俊杰 龙臻 梁德青 | 2020 | 化工学报2020，71，11： | 5 |
| 3 | 聚乙烯己内酰胺链端改性及其对甲烷水合物形成的抑制作用研究显示文摘注入动力学抑制剂是一种有效缓解天然气水合物管道堵塞的方法。本文以动力学抑制剂聚乙烯基己内酰胺(PVCap)结构为基础,将氧乙基和酯基引入PVCap的分子链端,合成了新抑制剂PVCap-XA1,在高压定容反应釜内评价了PVCap-XA1对甲烷水合物形成的抑制作用,并采用粉末X射线衍射、低温激光拉曼光谱和冷冻扫描电子显微镜研究了抑制剂对甲烷水合物结构和形态的影响。实验结果表明,相同实验条件下PVCap-XA1比PVCap具有更好的抑制作用;微观测试表明PVCap-XA1的加入没有改变甲烷水合物的晶体结构,但会使甲烷水合物晶面扭曲变形,可以降低水合物大小笼占有比(I_(L)/I_(S)),使得甲烷分子更难进入水合物大笼,同时PVCap-XA1的加入使甲烷水合物的微观形貌由多孔有序变得更致密而不利于气体通过。 | 唐翠萍 张雅楠 梁德青 李祥 | 2022 | 化工学报2022，73，5： | 3 |
| 4 | 天然气集输管道水合物防治方法研究进展显示文摘天然气集输管道水合物沉积、堵塞是威胁管道流动性安全的重要风险,极易造成管道过流面积骤减、憋压、天然气泄漏等重大隐患。因此,加强水合物管理,防范水合物流动障碍是保障管道安全平稳运行的关键。主要介绍了近年来国内外水合物防治方法研究进展,研究表明管道水合物防治措施有注剂(水合物动力学、热力学抑制剂、防聚剂)、加热保温、井下节流、天然气干燥除水、堵塞管段降压放空和管道内壁表面改性等。其中,加入热力学水合物抑制剂和加热保温仍为现阶段广泛使用的方法,而新兴的管道表面改性技术为加强管道水合物管理提供了新思路新方法。 | 邓金睿 郗军锋 陈莉 杨颖 孙秉才 | 2023 | 石油工业技术监督2023，39，4： | 2 |
| 5 | Bio-inspired Superhydrophobic Coating with Low Hydrate Adhesion for Hydrate Mitigation显示文摘In this paper,we fabricate a biomimetic superhydrophobic coating on an X90 pipeline steel substrate by electrodeposition of copper,hydrothermal treatment to form a copper oxide layer,and subsequent surface modification with Stearic Acid(SA).The coating exhibits static contact angles of water of 160°±-3.1°in the air and 170.7°±2.5°in cyclopentane,indicating the strongly water-repelling nature of the coating.The morphologies of the cyclopentane hydrate formed on steel substrates with and without the superhydrophobic coating are investigated.The results show that the hydrate particle on the coating exhibits spherical morphology and herein the interfacial contact area and adhesion force to the solid surface can be essentially reduced.The adhesion force reduction may be resulted by the decrease in the contact area between the hydrate and the solid surface. | Sanbao Dong Mingzhong Li Chenwei Liu Jie Zhang Gang Chen | 2020 | Journal of Bionic Engineering2020，17，5： | 2 |
| 6 | Experimental and density functional theory computational evaluation of poly(N-vinyl caprolactam-co-butyl methacrylate) kinetic hydrate inhibitors显示文摘Natural gas hydrate inhibitor has been serving the oil and gas industry for many years. The development and search for new inhibitors remain the focus of research. In this study, the solution polymerization method was employed to prepare poly(N-vinyl caprolactam-co-butyl methacrylate)(P(VCap-BMA)), as a new kinetic hydrate inhibitor(KHI). The inhibition properties of P(VCap-BMA) were investigated by tetrahydrofuran(THF) hydrate testing and natural gas hydrate forming and compared with the commercial KHIs. The experiment showed that PVCap performed better than copolymer P(VCap-BMA). However,low doses of methanol or ethylene glycol are compounded with KHIs. The compounding inhibitors show a synergistic inhibitory effect. More interesting is the P(VCap-BMA)-methanol system has a better inhibitory effect than the PVCap-methanol system. 1% P(VCap-BMA) + 5% methanol presented the best inhibiting performance at subcooling 10.3 °C, the induction time of natural gas hydrate was 445 min.Finally, the interaction between water and several dimeric inhibitors compared by natural bond orbital(NBO) analyses and density functional theory(DFT) indicated that inhibitor molecules were able to form the hydrogen bond with the water molecules, which result in gas hydrate inhibition. These exciting properties make the P(VCap-BMA) compound hydrate inhibitor promising candidates for numerous applications in the petrochemical industry. | Yanping Duan Pengfei Wang Wenge Yang Xia Zhao Hong Hao Ruijie Wu Jie Huang | 2021 | Chinese Journal of Chemical Engineering2021，34，12： | 2 |
| 7 | 离子液体与动力学抑制剂作用下混合气体水合物生成特性研究显示文摘利用等温恒容法实验考察了一种高性能离子液体N-丁基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐([BMP][BF4])、两种动力学抑制剂(KHIs)[聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯己内酰胺(PVCap)]及[BMP][BF4]与KHI的二元混合物对甲烷/乙烷/丙烷三元混合气体水合物生成动力学过程的影响规律。通过分析压力和气相组分变化规律,发现混合气体水合物呈现两步骤生长模式。在高过冷度(>10℃)和高搅拌速率(1000 r/min)条件下,单一添加剂基本失效,而[BMP][BF4]可较好协助增强PVCap的抑制性能。粉末X射线衍射和激光拉曼光谱测试结果均显示,所有体系中形成的水合物样品结构同时存在sⅠ型和sⅡ型,抑制剂的添加主要影响两种晶体结构的相对含量和各客体分子的笼子占有率。最后探讨了协同抑制机理。 | 龙臻 王谨航 何勇 梁德青 | 2023 | 化工学报2023，74，4： | 0 |
| 8 | 水合物抑制剂聚N甲氧基N甲基丙烯酰胺的研究显示文摘深海油田开采过程由于存在低温高压条件,管道中会因形成水合物而造成堵塞。设计并合成了新型水合抑制剂聚N-甲氧基-N-甲基丙烯酰胺(polyMEHAMs),以实现延缓水合物形成的目的。结果表明,polyMEHAMs在相对分子质量达到2.51×10~6(polyMEHAMs-6)时,具有明显的抑制水合物效果,其在去离子水中的浊点为63℃;在烷烃水体积比为1∶4、polyMEHAMs-6抑制剂投加量为2 500 mg/L、初始压力为4.0 MPa条件下,过冷度为10.8℃和12.3℃时polyMEHAMs-6抑制水合物的诱导时间分别为10.7 h和13.7 h,其在过冷度12.3℃下对水合物的抑制性能优于10.8℃。机理探索实验表明,疏水性—OCH_(3)基团与酰胺O==C—NHCH_(3)基团形成的O==C—NCH_(3)—OCH_(3)结构具有延缓水合物形成的能力。 | 史言康 李志元 刘丽强 滕厚开 徐慧 王素芳 赵清顺 韩恩山 | 2023 | 工业水处理2023，43，10： | 0 |
| 9 | 离子液体协同PVCap抑制天然气水合物生成实验研究显示文摘利用自制的高压反应釜实验研究了离子液体N-丁基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐([BMP][BF_(4)])、动力学抑制剂聚乙烯己内酰胺(PVCap)及其二元复合物对CH_(4)/C_(2)H_(6)/C_(3)H_(8)混合气体水合物生成动力学的影响,发现在任何浓度下(0.25%~2.0%,质量分数),[BMP][BF_(4)]对混合气体水合物抑制能力远弱于PVCap,但对PVCap具有显著协同效应,且随着PVCap占比增大而增强。粉末X射线衍射(PXRD)和低温激光拉曼光谱测试结果证实,所有体系中形成的样品中均含sⅡ型和sⅠ型两种结构水合物,含PVCap体系中sⅡ/sⅠ水合物相对含量降低。低温冷冻电镜(Cryo-SEM)观测结果显示,添加单一PVCap及其与[BMP][BF_(4)]的混合物会使水合物晶体的微观形貌更粗糙且多孔。 | 龙臻 王谨航 任俊杰 何勇 周雪冰 梁德青 | 2023 | 化工学报2023，74，6： | 0 |
| 10 | 特殊浸润性材料在防治油气管道中水合物成核与聚集的应用显示文摘天然气水合物是一种绿色化石能源,但是在石油和天然气开采、管道运输过程中,管道内形成的水合物会聚集堵塞管道,对油气管道安全储运带来严峻挑战。首先,本文结合国内外关于防治水合物成核与聚集的实验和分子模拟研究成果,介绍了不同运输体系中天然气水合物成核、聚集过程以及影响因素,回顾了传统防治天然气水合物成核与聚集方法及其利弊。其次,阐述了特殊浸润性材料基本概念以及在油气相关领域的应用,并着重梳理了其在抑制天然气水合物成核与防止天然气水合物黏附聚集管壁等方面的研究进展。分析了不同运输体系中特殊浸润性材料在应对天然气水合物成核与聚集应用过程中存在的挑战,并对其提出针对性解决设想。最后,对特殊浸润性材料应对水合物成核与聚集领域的未来发展趋势进行了展望。 | 尹新宇 皮丕辉 文秀芳 钱宇 | 2023 | 化工进展2023，42，8： | 0 |
| 11 | 含动力学抑制剂体系甲烷水合物微观分解过程显示文摘注入低剂量水合物动力学抑制剂是防治油气管道中水合物堵塞的有效技术之一。为了实现高效、经济解堵,非常有必要展开动力学抑制剂对水合物分解行为影响规律的研究。利用粉末X射线衍射仪和激光共聚焦拉曼光谱仪在常压、-10℃条件下原位观测纯水体系和含动力学抑制剂聚乙烯基己内酰胺(PVCap)体系的甲烷水合物微观分解过程。结果显示,相比纯水体系,PVCap的存在会减弱sI型甲烷水合物“自保护”效应,加速水合物的分解。甲烷气体在水合物大、小笼中的含量同步降低,且相对含量基本保持恒定,说明PVCap不影响水合物以晶胞为单位进行整体分解。六角冰的(100)和(002)晶面峰面积随时间的变化不同步,且在纯水体系和含PVCap体系中呈现的变化趋势截然不同。 | 龙臻 王谨航 周雪冰 何勇 梁德青 | 2023 | 新能源进展2023，11，3： | 0 |
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