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水合物的开采和应用均是以水合物的相平衡研究为基础的。在天然气水合物开采时,改变水合物稳定存在的条件即可使水合物分解;在石油、天然气管路运输中添加热力学抑制剂可以改变水合物的形成条件,防止水合物生成,堵塞管路。针对水合物开采和应用的前景,了解水合物的相平衡条件,进而控制水合物的生成和分解过程是关键性问题。 本文使用van der Waals-Platteeuw模型对气体水合物相平衡进行预测,并借助Matlab软件平台编写程序实现其计算。在此基础上,研究了气体摩尔分数和热力学抑制剂对水合物相平衡的影响。针对气体摩尔分数,研究了不同摩尔分数配比的双组分(CH4-C2H6、CH4-C3H8、CH4-CO2和CH4-H2S)气体水合物在纯水体系中的相平衡变化规律;针对热力学抑制剂,分别研究了不同质量分数的CH3OH和NaCl体系中单组分气体(CH4、C2H6、CO2和H2S)水合物的相平衡规律;针对气体摩尔分数和热力学抑制剂的共同影响,分别研究了不同质量分数的CH3OH和NaCl条件下双组分(CH4-C2H6)气体水合物的相平衡规律。 研究结果表明:CH4与C2H6、C3H8和H2S分别混合时的水合物相平衡压力随CH4摩尔分数的增加而升高,并且当CH4摩尔分数分别大于70%、90%和70%时,对应的双组分气体水合物相平衡压力随CH4摩尔分数的增加急剧升高,而CH4-CO2水合物相平衡压力随CH4摩尔分数的增加始终均匀升高。随着热力学抑制剂质量分数的增加,水合物相平衡压力逐渐升高。同时温度对热力学抑制剂的抑制效果有明显影响,一般来说温度大于273K时,抑制剂对水合物的抑制效果更明显。热力学抑制剂条件下影响双组分水合物相平衡规律的因素主要有抑制剂质量分数、气体组分的摩尔分数以及相平衡温度。但是在不同的条件下,影响水合物相平衡规律的主要因素不同。对本文研究的双组分气体水合物而言,CH4摩尔分数在30%-70%之间时,CH4摩尔分数的改变几乎不会影响水合物的相平衡,此时影响水合物相平衡的主要因素是温度和热力学抑制剂。CH4摩尔分数大于70%时以及小于30%时,热力学抑制剂、气体组分的摩尔分数以及相平衡温度会共同影响气体水合物的相平衡压力。