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水合物相平衡模型的研究及应用
作者：许国栋
来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第12期
【摘要】预测气体水合物相平衡条件的理论模型有很多种，本文在对这些模型进行分析比较的基础上，给出了它们各自的优缺点和适用范围，并在此基础上对Chen-Guo 模型进行了改进，使其在预测水合物生成条件方面得到优化。提出了一种预测液相中含有电解质或（和）醇的酸性气体水合物生成条件的新方法，并对水合物气体分离技术进行了研究。
【关键词】水合物 相平衡模型 气体分离
1 前言
利用水合物进行气体分离是一门新颖的学科。水合物法分离气体是基于各种气体形成水合物的压力差别很大，控制压力使易生成水合物的组分发生相态变化（从气态到固态），因此通过形成水合物易进行某些气体分离，如甲烷和乙烷、甲烷和乙烯等。与超临界萃取、深冷分离和冷冻结晶分离相比，水合物的生成条件温和、能耗低、分离效率高而且对环境无害，具有广阔的应用前景。
利用水合物进行气体分离就必须对水合物的相平衡条件进行深入的研究，气体水合物相平衡热力学主要解决气体水合物形成和存在的温度、压力条件，预测已知状态系统是否可形成水合物。其理论依据主要是多相系统相平衡理论，而这要涉及到水合系统所有相中每一组分化学势（逸度）的计算。因此，建立所有物质在每一相中的化学势（逸度）模型是气体水合物相平衡热力学的主要任务。
2 热力学预测模型的分析
根据相平衡准则，平衡时多元混合物体系中的每个组分在各相中的化学势相等，采用水（W ）作为考察组分，即：
由上式可知，预测水合物生成条件的理论模型可分为水合物相和富水相的热力学模型两部分。
范德瓦尔-普朗特根据水合物晶体结构的特点，应用统计热力学方法结合兰格缪尔气体等温吸附理论，推导出如下的表达式：
C为客体分子j 在i 型空穴中的兰格缪尔常数；
NC为气体混合物中可生成水合物的组分数目。
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水合物相平衡模型的研究及应用
作者：许国栋
来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第12期
【摘要】预测气体水合物相平衡条件的理论模型有很多种，本文在对这些模型进行分析比较的基础上，给出了它们各自的优缺点和适用范围，并在此基础上对Chen-Guo 模型进行了改进，使其在预测水合物生成条件方面得到优化。提出了一种预测液相中含有电解质或（和）醇的酸性气体水合物生成条件的新方法，并对水合物气体分离技术进行了研究。
【关键词】水合物 相平衡模型 气体分离
1 前言
利用水合物进行气体分离是一门新颖的学科。水合物法分离气体是基于各种气体形成水合物的压力差别很大，控制压力使易生成水合物的组分发生相态变化（从气态到固态），因此通过形成水合物易进行某些气体分离，如甲烷和乙烷、甲烷和乙烯等。与超临界萃取、深冷分离和冷冻结晶分离相比，水合物的生成条件温和、能耗低、分离效率高而且对环境无害，具有广阔的应用前景。
利用水合物进行气体分离就必须对水合物的相平衡条件进行深入的研究，气体水合物相平衡热力学主要解决气体水合物形成和存在的温度、压力条件，预测已知状态系统是否可形成水合物。其理论依据主要是多相系统相平衡理论，而这要涉及到水合系统所有相中每一组分化学势（逸度）的计算。因此，建立所有物质在每一相中的化学势（逸度）模型是气体水合物相平衡热力学的主要任务。
2 热力学预测模型的分析
根据相平衡准则，平衡时多元混合物体系中的每个组分在各相中的化学势相等，采用水（W ）作为考察组分，即：
由上式可知，预测水合物生成条件的理论模型可分为水合物相和富水相的热力学模型两部分。
范德瓦尔-普朗特根据水合物晶体结构的特点，应用统计热力学方法结合兰格缪尔气体等温吸附理论，推导出如下的表达式：
C为客体分子j 在i 型空穴中的兰格缪尔常数；
NC为气体混合物中可生成水合物的组分数目。