甲烷水合物饱和度控制及CT反应釜设计

【摘要】：天然气水合物是一种能源矿藏,具有清洁无污染储能密度高储量大的优点,能够有效缓解全球范围内的能源短缺危机和环境污染问题。在对天然气水合物进行商业开采之前,我们需要在实验室研究天然气水合物的多种物性参数及其影响因素,其中饱和度对其他物性参数的影响尤为重要,以免造成水合物开采过程中因饱和度降低造成力学强度下降,引起事故。目前实验室采用的传统甲烷水合物合成方法所能达到的饱和度较低,我们需要研究一种高效易行的提高水合物饱和度的合成方法。 本文主要以高饱和度甲烷水合物生成方法为研究对象,并辅助以CT扫描甲烷水合物生长过程,旨在通过温度压力控制的方法,力图在实验室制取高饱和度甲烷水合物为其后续参数测试提供材料。本文认为通过温度压力参数路径控制的方法可以得到适合力学强度测试的高饱和度的甲烷水合物,通过对甲烷水合物生成反应釜的设计及对其外围辅助设备进行改造可以得到一套适合观察反应釜内甲烷水合物生成情况的CT扫描装置。 高饱和度水合物生成试验的实验结果显示,我们使用控制温度压力路径的方法制取的甲烷水合物的饱和度是接近理论最大值的,并且我们可以控制所制取的甲烷水合物在从反应釜取出的过程中避免分解,提高了力学测试时的饱和度。 本文在研究应用CT扫描水合物生成过程时,将CT成像技术与多种成像技术进行优势对比,得出在水合物研究领域应用CT技术的具体细节,适用于观察研究甲烷气水合物的生成生长情况。 本文在CT反应釜设计过程中,采用了铝合金材料制造反应釜釜体与配套的温度控制器件,有效解决了重金属影响成像质量的问题,且对水合物CT机扫描方式进行改造,以适应水合物生成需要。 综上,本文研究了高饱和度甲烷水合物制备方法并结合水合物生成生长过程CT成像技术,设计了一套可以应用于CT机图像扫描的水合物反应釜。 【关键词】：甲烷水合物 饱和度控制 计算机断层扫描 反应釜设计
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P744.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 研究背景9
• 1.2 天然气水合物介绍9-17
• 1.2.1 天然气水合物的物性和结构9-12
• 1.2.2 天然气水合物的形成与分布12
• 1.2.3 天然气水合物的研究历史及现状12-16
• 1.2.4 天然气水合物沉积物三轴试验介绍16-17
• 1.3 本文研究内容17-18
• 1.3.1 选题依据及研究意义17
• 1.3.2 主要研究内容17-18
• 2 实验室制取高饱和度甲烷气水合物18-34
• 2.1 实验室制取高饱和度甲烷气水合物的意义18
• 2.2 实验室制取甲烷气水合物传统方法介绍18-23
• 2.2.1 简单种冰法&液态甲烷种冰法19-20
• 2.2.2 冒泡法,半连续搅拌法,喷淋法20
• 2.2.3 混液法20-21
• 2.2.4 凝霜法,扩散法21-22
• 2.2.5 综合比较22-23
• 2.3 实验室制取高饱和度天然气水合物研究23-32
• 2.3.1 高饱和度水合物生成的实验方案23-24
• 2.3.2 实验仪器设备与材料24-28
• 2.3.3 实验过程28-32
• 2.4 本章小结32-34
• 3 实验室应用CT计算机断层扫描研究天然气水合物性质34-43
• 3.1 CT计算机断层扫描介绍34-37
• 3.1.1 CT计算机断层扫描的定义34
• 3.1.2 CT计算机断层扫描技术的工作原理34-37
• 3.1.3 CT计算机断层扫描的发明史与应用领域37
• 3.2 实验室应用CT计算机断层扫描技术来研究要天然气水合物的意义37-38
• 3.2.1 实验室天然气水合物传统研究方法介绍37-38
• 3.2.2 实验室应用CT计算机断层扫描技术来研究天然气水合物性质的优势38
• 3.3 CT计算机断层扫描技术应用于水合物实验室研究进展38-40
• 3.4 CT计算机断层扫描技术应用于水合物生成分解研究40-42
• 3.4.1 CT计算机断层扫描技术的技术难点40-41
• 3.4.2 CT计算机断层扫描技术的实验方案41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 X射线CT装置,反应釜设计及外围装置设计43-54
• 4.1 总体方案制定43-44
• 4.2 X射线CT装置设计44-49
• 4.3 反应釜设计49-51
• 4.4 外围装置设计51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 结论54-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况59-60
• 致谢60-61

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