合成天然气水合物实验研究.pdf

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1、第16卷第5期化学进展VoI.16No.52004年9月PROGRESSINCHEMISTRYSep.，2004合成天然气水合物实验研究!代淼周理!!（天津大学化工学院高压吸附实验室天津300072）周亚平（天津大学理学院化学系天津300072）摘要天然气水合物（NGH）是天然气与水在低温高压条件下形成的笼形物，亦称可燃冰。在冻土带和海洋中已发现大量天然气水合物，是清洁燃料的后续天然资源，但开采技术尚不成熟。由于1m3天然气水合物在常温下可释放约164m3的天然气和0.8m3的水，因此合成天然气水合物，可实现天然气的固态运输，更

2、便于在天然气汽车上的储存。本文介绍天然气水合物的基本性质及其人工合成研究取得的进展。关键词天然气水合物人工合成中图分类号：TO517；TE64文献标识码：A文章编号：1005-281X（2004）05-0747-04ProgressintheSynthesisofNaturalGasHydrateDaiMiaoZhouLi!!（HighPressureAdsorptionLaboratory，SchooIofChemicaIEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China）Zho

3、uYaping（DepartmentofChemistry，SchooIofScience，TianjinUniversity，Tianjin300072，China）AbstractNaturaIgashydrate（NGH），knownaIsoasfIammabIeice，isacIathratecompoundformedbynaturaIgasandwaterunderconditionsofIowtemperatureandhighpressure.GreatguantityofnaturaINGHwasdiscove

4、redinfrozenearthandbeneathseawater，whichisasucceedednaturaIsourceofcIeanfueIs.However，itsexpIoitationisnotyetonscheduIeduetotechnicaIdifficuIty.ArtificiaIsynthesisofnaturaIgashydrateis，ontheotherhand，animportant33topicofresearch.Asmanyas164mnaturaIgascanbereIeasedfro

5、m1mNGH；therefore，NGHprovidesacompactwayoftransportationorstorageofnaturaIgas，whichwouIdbeagreatprogressintheNGVtechnoIogy.ThefundamentaIpropertyofNGHandtheprogressmadeintheexperimentsofartificiaIsynthesisofNGHispresentIyintroduced.KeywordsnaturaIgas；hydrate；rtificiaI

6、synthesis天然气水合物是天然气与水在一定条件下形成的类似冰的非化学计量的笼形固态物质，俗称“可燃一、天然气水合物的组成与结构冰”。虽然气体水合物早在1810年就在实验室里被天然气水合物是一种笼形包合物。水分子作为发现，但直到20世纪30年代，由于天然气运输管道主体，形成一种空间点阵结构，气体分子作为客体，的堵塞问题，才引起人们对天然气水合物研究的重充填于点阵间的空穴中，气体和水之间没有化学计视［1］。随着在冻土带和海洋中天然气水合物发现量量关系。形成点阵的水分子之间靠较强的氢键结的不断增大，其作为一种诱人的未来能源已经引

7、起合，而气体分子和水分子之间的作用力则为范德各国政府、工业界和科学家的极大兴趣［2—4］。华力。收稿：2003年8月，收修改稿：2003年12月!国家自然科学基金资助项目（No.50376047）!!通讯联系人e-maiI：zhouIi@pubIic.tpt.tj.cn·748·化学进展第16卷目前已发现的水合物结构有3种［5］：!型、"型件［10—12］（：1）气体中存在液态水或过饱和水蒸汽；和H型。!型水合物为立方晶体结构，由于其内空（2）足够高的压力；（3）足够低的温度。若气体压力腔的体积较小，晶穴平均直径0.78nm，仅

8、能容纳像有较大的波动或有晶体存在，则能促进水合物的生甲烷、乙烷、氮气、二氧化碳、硫化氢等小分子。!型成。在高于水合物形成的临界温度时，不管压力多水合物在自然界分布最为广泛，纯甲烷、纯乙烷的水大也不会形成水合物。合物就是I型的。这种甲烷水合物的一般组成是1.实验装