【摘要】：動(dòng)力學(xué)抑制劑被廣泛用以防治油氣輸送管道中的水合物堵塞。在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn),動(dòng)力學(xué)抑制劑的降解性不一定總能夠滿足環(huán)境保護(hù)的需要。而自然界中廣泛存在的膠質(zhì)多糖存在著豐富的羥基等親水基團(tuán),存在著優(yōu)秀的水合物抑制潛能。因此,本文立足于綠色環(huán)保的理念,選擇可降解的膠質(zhì)多糖及其衍生物作為動(dòng)力學(xué)抑制劑,并分析了它對(duì)天然氣水合物的抑制效果,同時(shí)研究了膠質(zhì)多糖對(duì)二氧化碳和鹽類的耐受度。首先,本文采用BOD_5/COD指標(biāo)測(cè)試了瓜爾膠、黃原膠和卡拉膠三種多糖的生物降解性。結(jié)果表明,三種多糖都屬于可降解物質(zhì),降解性達(dá)到了30%;同時(shí)采用耐用過冷度評(píng)價(jià)了三種多糖對(duì)甲烷水合物的抑制效果,結(jié)果表明瓜爾膠具有最優(yōu)秀的抑制性能。本文進(jìn)一步選用了陽(yáng)離子瓜爾膠作為動(dòng)力學(xué)抑制劑,其抑制性能滿足可降解的要求,同時(shí)其耐用過冷度可達(dá)9.62 ~oC。然后,本文模擬了真實(shí)氣田的天然氣-地層水體系,采用耐用過冷度法和晶體生長(zhǎng)抑制法分析陽(yáng)離子瓜爾膠對(duì)水合物的抑制效果,并將其性能與HN19,HY121和VC-713等抑制劑對(duì)比。結(jié)果表明,在成核階段,陽(yáng)離子瓜爾膠對(duì)天然氣水合物的抑制效果最好,其耐用過冷度達(dá)10.31 ~oC,相比HN19、HY121和VC-713分別高了6.57 ~oC,1.06 ~oC和1.67 ~oC;在生長(zhǎng)階段,陽(yáng)離子瓜爾膠的完全抑制區(qū)域范圍相對(duì)較小,但是保留抑制效果的區(qū)域范圍大,徹底失效時(shí)過冷度是11.38 ~oC,比三種抑制劑分別高了5.66 ~oC,2.79 ~oC和2.69 ~oC。這表明陽(yáng)離子瓜爾膠可以有效推遲天然氣水合物的成核并降低其生長(zhǎng)速率。最后,本文對(duì)膠質(zhì)多糖進(jìn)行適用性分析,考察了其對(duì)含鹽體系和含二氧化碳型酸性體系的耐受度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),1.0 wt%的氯化鈉會(huì)降低瓜爾膠和陽(yáng)離子瓜爾膠的抑制性能:它一方面會(huì)降低耐用過冷度,降幅最大達(dá)34.0%;另一方面會(huì)縮短體系的慢速生長(zhǎng)區(qū)域和中速生長(zhǎng)區(qū)域,使其范圍縮小甚至消失。3.5 wt%的氯化鈉則會(huì)提高抑制劑的性能,既可以增強(qiáng)抑制劑的耐用過冷度,又會(huì)延長(zhǎng)完全抑制區(qū)域的過冷度范圍并保持慢速生長(zhǎng)區(qū)域和中速生長(zhǎng)區(qū)域的范圍。高濃度的CO_2會(huì)使體系存在記憶效應(yīng),使體系出現(xiàn)少量水合物快速生成的現(xiàn)象,從而影響抑制劑的抑制效果評(píng)價(jià)。綜上所述,膠質(zhì)多糖及其衍生物不適于在低濃度的鹽類體系中使用,而對(duì)于鹽類含量高的體系表現(xiàn)出優(yōu)秀的耐受度;同時(shí),膠質(zhì)多糖對(duì)二氧化碳酸性氣體敏感,應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意體系中酸性氣體的含量。
【圖文】：

圖 1-2 管道中水合物堵塞物的形成過程[1]ure 1-2 Hydrate blockage formation in pipelines for gas transportat物抑制技術(shù)然氣工業(yè)的發(fā)展，油氣田不斷向極地、深海等地域發(fā)展，，帶來(lái)求。為了解決這個(gè)問題，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展出了多種防治方法，這法和化學(xué)法兩類。法防治水合物防治水合物，通常有絕熱法、加熱法、降壓法、機(jī)械法和除水法材料包裹管道，避免與外界熱交換而保證管道內(nèi)體系不進(jìn)入水短途深海管道。加熱法和降壓法屬于后期處理方法:即當(dāng)水合物

地延長(zhǎng)體系中水合物的成核時(shí)間，或者是降低水合物晶體的生長(zhǎng)速率。一以擾亂體系中液態(tài)水分子的排列次序，或者附著在水合物晶體表面的生制水合物的目的[25,26]。也有理論指出，抑制劑可以顯著增加層傳質(zhì)阻力子、水分子以及水合物晶體的相互接觸。I 從最初提出至今，已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展了。從最初的聚 N-乙烯)，到抑制效果優(yōu)秀的聚 N-乙烯基己內(nèi)酰胺(PVCap)，再到目前廣泛開發(fā)前，多種研究手段被用于水合物動(dòng)力學(xué)的研究，并開發(fā)出了廣泛的抑制動(dòng)力學(xué)抑制劑的分類力學(xué)抑制劑種類繁多，多類化學(xué)試劑均被證實(shí)了具有水合物動(dòng)力學(xué)抑制力學(xué)抑制劑結(jié)構(gòu)差異，大致上可以將 KHI 分為乙烯基內(nèi)酰胺類聚合物、支化聚酰胺酯、氟化高聚物、離子液體和天然抑制劑六大類[27]。圖 1具體分類。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE832.31

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2674749