田德珍 刘道平 杨亮 谢育博

摘要：水合物缓慢的生成速率已经成为水合物储运天然气技术应用的一大障碍。基于静态强化水合物生成技术，以含悬浮金属纤维的表面活性剂溶液作为水合储气介质，研究4.0～7.0 MPa 下天然气水合物在悬浮溶液中的生成动力学特性。研究结果表明，金属纤维优良的导热性能够促进水合物快速生成，同时纤维的粗糙表面可促进水合物成核，水合物在金属纤维悬浮体系中的储气量与储气速率均明显高于表面活性剂溶液中的水合特性。在实验压力下，悬浮体系中水合物成核诱导时间明显降低，同时储气量可以达到87.3～129.6 m3·m?3，比表面活性剂溶液中的增加了5.0%～23.4%;储气速率达到4.4～25.1 m3·（m3·min）?1，比表面活性剂溶液中的提高了1.1%～39.8%。研究结果可为水合物储气技术在天然气储运方面的应用提供技术参考。

关键词：天然气水合物;生成;金属纤维;悬浮液

中图分类号： TE82    文献标志码： A

Formation characteristics of natural gas hydrates in the suspension of metal fibers

TIAN Dezhen，LIU Daoping，YANG Liang，XIE Yubo

（School of Energy and Power Engineering， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China）

Abstract：The relatively slow gas storage rate and poor storage capacity of the static hydration system are still the major challenges in the large-scale practical application of hydrate technology. Based on the static enhanced hydrate formation， the kinetic performance of natural gas hydrates formation in surfactant solution with suspended metal fibers at 4.0～7.0 MPa were studied. The results  showed that the excellent thermal conductivity of metal fibers could enhance the gas hydrates formation， and the rough surface of fibers could promote the nucleation of hydrates. The gas storage capacity and storage rate of hydrates in the suspension system were significantly higherthan those in surfactant solution. Within the range of experimental pressure， compared with thesimple surfactant solution， the induction time of hydrate formation was reduced significantly. Thegas storage capacity （87.3～129.6 m3·m?3） of the suspension system increased by 5.0%～23.4%， and the storage rate [4.4～25.1 m3·（m3·min）?1] increased by 1.1%～39.8%. The research resultswould provide useful information for the application of gas hydrates technology.

Keywords：natural gas hydrates; formation; metal fibers; suspension

天然气水合物是在低温高压条件下，由水分子和天然气气体分子组成的一种类冰的笼形晶体化合物[1]。1 m3饱和天然气水合物可储存160～180 m3的气体[2]。基于水合物独特的物理储气特性，水合物技术可应用于能源气的储运中。然而，天然气水合物技术至今未得到规模化工业应用，其主要原因在于在水合物形成过程中，诱导期长，生成速率慢。因此，强化水合物快速生成是水合物储运天然气技术应用的关键[3–4]。

目前强化水合物生成的方法有动态强化法和静态强化法。动态强化法主要通过扰动方式增大天然气与水的接触面积，增强传质传热，常见的有搅拌法、喷雾法[5]、鼓泡法[6–8]。……