本书系统地论述了气体水合物法提纯低浓度煤层气的实验与理论研究结果，以及水合物法提纯低浓度煤层气的最新研究进展。全书共分6章，分别为绪论、气体水合物及其应用基础、低浓度煤层气的水合物法提纯理论、溶液搅拌体系的提纯实验研究、多孔介质体系的提纯实验研究、水合物法提纯低浓度煤层气的经济分析，内容囊括了著者所在的教育部创新研究团队和气体水合物课题组近10年的研究成果。
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第1章 绪论 1
1.1 煤层气资源概况 1
1.1.1 煤层气资源 1
1.1.2 煤层气开发与利用现状 2
1.2 低浓度煤层气的利用方法 4
1.2.1 燃烧发电 4
1.2.2 分离与提纯 5
1.3 前景与展望 9
主要参考文献 10
第2章 气体水合物及其应用基础 12
2.1 引言 12
2.2 气体水合物的结构与性质 16
2.2.1 气体水合物的结构 16
2.2.2 气体水合物的性质 18
2.2.3 多元气体水合物 19
2.3 气体水合物基础研究现状 20
2.3.1 相平衡热力学研究 20
2.3.2 水合物生成动力学研究 25
2.3.3 水合物分解动力学研究 32
2.4 气体水合物应用技术 34
2.4.1 天然气水合物资源开采 34
2.4.2 天然气固态储运 44
2.4.3 混合气体分离 44
2.4.4 海水淡化 47
2.4.5 空调蓄冷 51
主要参考文献 53
第3章 水合物法提纯低浓度煤层气的热力学和动力学理论 59
3.1 煤层气的水合物法提纯原理 59
3.2 水合物法提纯的热力学理论 60
3.2.1 纯水体系的理论预测 60
3.2.2 添加剂体系的理论预测 65
3.2.3 相平衡实验测试 78
3.3 水合物法提纯的动力学理论 91
3.3.1 乳化液滴生成水合物的动力学模型 91
3.3.2 宏观动力学评价 103
主要参考文献 105
第4章 溶液搅拌体系的提纯实验研究 108
4.1 实验装置 108
4.1.1 气体水合物高压实验装置 108
4.1.2 高压显微可视实验装置 110
4.1.3 高压差示微量热扫描仪 111
4.2 实验材料 112
4.3 实验方法与实验步骤 113
4.3.1 相平衡实验步骤 113
4.3.2 动力学实验步骤 113
4.3.3 HP-MicroDSC的实验步骤 114
4.4 TBAB溶液体系的提纯实验研究 115
4.4.1 过冷度对CH4回收率的影响 115
4.4.2 反应模式对CH4回收率的影响 117
4.5 TBAC溶液体系的提纯实验研究 120
4.5.1 TBAC浓度对低浓度煤层气提纯特性的影响 120
4.5.2 过冷度对低浓度煤层气提纯特性的影响 124
4.5.3 表面活性剂对低浓度煤层气提纯特性的影响 125
4.6 THF溶液体系的提纯实验研究 130
4.6.1 搅拌体系的动力学特性 130
4.6.2 THF溶液搅拌体系的水合物生成过程 132
4.6.3 THF+SDS溶液搅拌体系的水合物生成过程 133
4.6.4 SDS对气体消耗量的影响 134
4.6.5 CH4回收率与提纯效率 136
4.7 CP溶液体系的提纯实验研究 137
4.7.1 CP溶液体系的反应动力学条件 137
4.7.2 压力对CH4回收率的影响 137
4.7.3 CP浓度对CH4回收率的影响 139
4.7.4 低浓度煤层气的二级水合分离 140
4.8 油包水乳化液体系的提纯实验研究 142
4.8.1 油包水乳化液的配置 142
4.8.2 油包水乳化液的稳定性分析 143
4.8.3 油包水乳化液体系的煤层气提纯结果与讨论 145
4.9 石墨纳米流体内的提纯实验研究 150
4.9.1 低浓度煤层气在石墨纳米流体内的水合物生长形态 150
4.9.2 石墨纳米流体体系的CH4提纯效率 152
主要参考文献 152
第5章 多孔介质体系的提纯实验研究 154
5.1 实验装置 154
5.2 实验样品 154
5.3 实验方法与步骤 155
5.3.1 溶液配制与材料准备 155
5.3.2 水合物生成动力学实验步骤 156
5.4 石英砂体系的动力学特性 158
5.4.1 石英砂/THF体系的水合物生成过程 160
5.4.2 石英砂+THF+SDS体系的水合物生成过程 160
5.4.3 表面活性剂SDS对诱导时间的影响 161
5.4.4 表面活性剂SDS对气体消耗量的影响 162
5.5 煤炭颗粒体系的动力学特性 163
5.5.1 煤炭颗粒体系的实验结果与讨论 165
5.5.2 煤炭颗粒体系的吸附-水合反应过程 166
5.5.3 不同饱和度对煤层气分离特性的影响 168
5.5.4 吸附-水合反应的实验验证 170
5.6 不同体系的低浓度煤层气分离结果比较 172
5.6.1 气体消耗量的比较 173
5.6.2 气体消耗速率的比较 174
5.6.3 CH4回收率与提纯效率的比较 174
主要参考文献 175
第6章 水合物法提纯低浓度煤层气的 经济分析 176
6.1 引言 176
6.2 系统描述与简化 176
6.3 经济分析理论与方法 178
6.4 煤层气提纯过程的计算与分析 180
6.5 CH4回收率对效率的影响 182
6.6 煤层气提纯过程的?经济分析 184
主要参考文献 186
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