天然气水合物生成溶液的表面张力研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第4期石清树等：天然气水合物生成溶液的表面张力研究17天然气水合物生成溶液的表面张力研究石清树，王树立，余汇军，赵书华(常州大学石油天然气工程学院，江苏常州213016)摘要：提出使用高性能的氟碳表面活性剂来促进天然气水合物的生成，并通过实验研究了氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂及其复配后的表面活性性能，分析了配比、浓度和温度对复配溶液表面张力的影响，提出相应的表面张力计算关联方法。最后分析研究了压力对天然气水合物溶液表面张力的影响，提出利用等张比容法(基团贡献法)计算表面张力。此研究为表面张力对天然气水合物

2、形成的影响提供一定的研究基础。关键词：氟碳表面活性剂；天然气水合物；表面活性剂复配；表面张力中图分类号：O647文献标识码：A文章编号：1001—9219(2011)o4—17—04天然气水合物储运技术是一种新型的天然气性剂(Intechem．01)，工业级，活性物含量≥99％；十储运技术，而要实现天然气水合物储运的应用关键二烷基硫酸钠(SDS)E4]，工业级，活性物含量≥86％。在于水合物的快速生成和储气量高低【】】。但实际应实验仪器：TG一328A电光分析天平；QBZY·2用受到水合物合成的生成速率和效率等问题。目前型表面张力仪(白金板法

3、)。解决这些问题的方法有机械法和化学法。机械法通1-2实验方法过搅拌加快甲烷在反应釜中的溶解来提高水合物(1)用电光分析男诹表面潘Intechem01的生长速度。但搅拌会增加能耗，使反应釜温度升和SDS，混配Intechem一01质量分数为0．1-0．9的混高。化学法通过添加表面活性剂(如十二烷基硫酸合表面活性剂，并配制表面活性剂质量分数为钠SDS，烷基多糖苷APG等)，降低溶液表面张力从0．01％～0．1％的水溶液[53。而提高水合物的生长速度【2l。(2)用张力仪测定复配活性剂在不同浓度，不除了常用的碳氢表面活性剂，本文选用了新型同配比和

4、不同温度下(10cI=，15cc，2O℃，25℃，30℃)的氟碳表面活性剂全氟基醚醇铵盐型阴离子表面的表面张力，记录实验数据。活性剂(Inteehem01)。氟碳表面活性剂与碳氢表面2实验数据与分析关联活性剂相比具有其独特的“三高，两憎”性能，即高表面活性，高耐热稳定性及高化学稳定性，它的含2．1纯表面活性剂溶液表面张力性质氟烃既憎水又憎油【3】。但由于其合成困难，价格较为了比较表面活性剂复配后的协同效应，分析高，应用受到了一定的限制。本文除了研究氟碳表影响表面活性剂表面张力变化的因素，只列出在一面活性剂对表面张力的影响，还通过氟碳表面活性定

5、温度，一定浓度下和一定配比下的表面张力的变剂与碳氢表面活性剂复配，研究其协同效应，得出化，从而进一步分析表面张力的关联和预测。最佳复配比和最低表面张力。本文为氟碳表面活性由图l可见纯Intechem一01氟碳活性剂表现出剂应用于促进天然气水合物生成及天然气水合物很高的表面活性。在很低浓度时就有很低的表面张溶液表面活性研究提供新的方向。力，当温度为1OqC，Intechem一01质量分数为0．08％左右，表面张力达到最低值17．1mN／m，达到临界胶1实验研究束浓度。临界胶束浓度和最低表面张力随温度的升1．1实验试剂和装置高略有减小。试剂选用全

6、氟烷基醚醇铵盐型阴离子表面活图2为在25℃时，纯十二烷基硫酸钠溶液与纯收稿日期：2010—10．22；基金项目：中国石油化工集团资助项Intechem．01溶液表面张力随浓度的变化。由图2中目(20050523)，江苏省科技计划国际合作项目的左图可知，在25cI=十二烷基硫酸钠(SDS)最低表(BZ2007032)；作者简介：石清树(1985一)，男，在读硕士研究面张力为34mN／m，临界胶束SDS质量分数为2％。生，电话15826042242，电邮shiqingshu一2@163．com。学兔兔www.xuetutu.com18天然气化工2

7、011年第36卷可见氟碳类表面活性剂比常规表面活性剂在降低表面张力方面有很大的优势，而且使用浓度更低。r-Z乓E喧Z搿姜※暄复合活性剂中lntechem—Ol质量分数图3温度3o℃时不同浓度下复配表面活性剂表面张力0．OO．20406O．81．0随配比的变化lntechem．0I质最分数／％Fig．3Dependenceofsurfacetensionofthemixed图1纯Intechem-01在不同浓度不同温度下的表面张力surfactantsofdirentconcentrationsontheFig．1Surfacetensiono

8、fpureIntechem-0latdifferentcomponentratioat30oCconcentrationsandtemperatures6=∑‘o(