天然氣的水合物生成的促進(jìn)方法綜述自然條件下，水合物的自行形成是一個(gè)復(fù)雜、漫長(zhǎng)的過程。促進(jìn)水合物的生成是促進(jìn)水合物的工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。目前提出的主要方法有機(jī)械強(qiáng)化法、動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑法、使用多孔材料等方法。1.1機(jī)械強(qiáng)化法機(jī)械強(qiáng)化法主要是通過增物理手段來增大天然氣和水的接觸面積來實(shí)現(xiàn)，如連續(xù)攪拌法、鼓泡法和噴霧法等，其中噴霧法的反應(yīng)效率最高。三種反應(yīng)方式的反應(yīng)釜如圖1.6所示。圖1.6攪拌、鼓泡和噴霧法水合物反應(yīng)釜示意圖[4]攪拌法是研究中使用頻率最高的的機(jī)械強(qiáng)化法，攪拌槳快速的旋轉(zhuǎn)可以使氣體和液相水更充分地混合，使水合物更快地形成并生長(zhǎng)。范興龍[16]等采用機(jī)械攪拌法研究甲烷水合物在冰漿中的生成特性和陳英楠[17]等利用磁力攪拌裝置研究攪拌速率對(duì)水合物生成的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，攪拌轉(zhuǎn)速攪拌器與液面的距離能影響甲烷水合物的生成速率。相同轉(zhuǎn)速下，攪拌器與液面距離越近，影響越大。同時(shí)，相同距離下，轉(zhuǎn)速越大，水合物生成越快，并存在最佳攪拌轉(zhuǎn)速；當(dāng)超過最佳攪拌轉(zhuǎn)速后，天然氣水合物的生成速度不會(huì)再因?yàn)閿嚢柁D(zhuǎn)速增大而增加。圖1.7攪拌式天然氣水合物合成裝置圖[6]鼓泡法是使天然氣以氣泡的方式在反應(yīng)釜底部進(jìn)入到水中，天然氣以氣泡形式緩慢上升過程中，能更好的與液體水進(jìn)行接觸，進(jìn)而使氣體水合物更加容易生成。但存在一定缺陷：因反應(yīng)釜底部的氣體噴嘴口徑小，容易被生成的水合物堵塞，影響進(jìn)氣。陸引哲[18]等通過懸浮氣泡表面生成氣體水合物的過程，發(fā)現(xiàn)懸浮氣泡法可有效縮短誘導(dǎo)時(shí)間，且高壓低溫環(huán)境會(huì)加速水合物的生成。

圖1.8鼓泡式天然氣水合物合成裝置圖[6]噴霧法法是將水或液體促進(jìn)劑經(jīng)過噴嘴噴射進(jìn)入到氣相中，使液體小水珠可以與氣體充分的接觸。Li[19]等人研究了反應(yīng)釜噴射器噴霧角度對(duì)二氧化碳水合物生成的影響，研究表明：噴嘴液體噴霧的角度越大會(huì)導(dǎo)致液體和氣體接觸的面積越大，從而使水合物生成的速率越快。與攪拌式合成裝置相比，噴霧式裝置能源消耗更小。但噴霧法也存在一些缺點(diǎn)，反應(yīng)過程中，由于霧化液滴有很高的比表面積，會(huì)很容易在其表面形成一層致密的水合物膜，液滴內(nèi)部的水分子就無法與氣體繼續(xù)反應(yīng)，影響了水合物的進(jìn)一步生成，同時(shí)液滴表面形成水合物釋放的熱量會(huì)聚集在液滴的內(nèi)部不易散出，使水合反應(yīng)中熱傳遞效率降低。圖1.9噴霧式天然氣水合物合成裝置圖[6]1.2動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑法動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑法是指在不改變水合物形成所需要的環(huán)境條件下，添加促進(jìn)劑加快水合物形成的方法。近年來，表面活性劑是動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑研究的熱點(diǎn)。表面活性劑有獲取方便、成本較低、促進(jìn)效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，是公認(rèn)的促進(jìn)效果最好的水合物促進(jìn)劑。其工作原理為通過具有極性的親水基團(tuán)和碳鏈結(jié)構(gòu)的疏水基團(tuán)分子結(jié)構(gòu)，改變?nèi)芤旱慕缑鏍顟B(tài)，使液體表面張力減小，并增加非極性氣體的溶解度，是更多的氣體分子和水分子接觸，增大反應(yīng)面積，促進(jìn)水合物生成。Ganj[22]等在2007年時(shí)，采用控制變量法同時(shí)測(cè)試了十二烷基硫酸鈉（SDS）、直鏈烷基苯磺酸鹽（LABS）、陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、非離子表面活性劑乙氧基壬基酚（ENP）等表面活性劑在甲烷水合物生成過程中的影響。其中，SDS因促進(jìn)效率高、在268.2K下產(chǎn)生的水合物穩(wěn)定且儲(chǔ)氣量大，最適合被應(yīng)用用在甲烷水合物的儲(chǔ)存和運(yùn)輸中。1.3使用多孔材料法使用多孔介質(zhì)促進(jìn)反應(yīng)的最初目的是為了模擬研究沉積環(huán)境下可燃冰生成與分解的過程。翟玲玲[23]等在2015年