环戊烷水合物生长过程实验研究

孙志高刘成刚

（苏州科技学院环境科学与工程学院，苏州 215011）

摘要实验研究了环戊烷水合物形成过程，实验结果表明水合物相变过程包含降温、晶核诱导、水合物快速生长和水合物缓慢生长几个过程，其中晶核形成诱导期和生长期呈现出随机性的特点。水合物的形成首先出现水-环戊烷的的界面处，并向下生长。在水合物形成的最后阶段，水合物沿着铜管爬升生长，充满整个蓄冷器。

关键词环戊烷水合物蓄冷

EXPERIMENTAL STUDY ON CYCLOPENTANE HYDRATE FORMATION

Sun Zhigao Liu Chenggang

(School of Environmental Science and Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215011)

Abstract The cyclopetane hydrate cold storage process is investigated experimentally using a small cold storage rig. The process of hydrate phase change includes temperature drop, crystal nucleus inducement, hydrate growing quickly and hydrate growing slowly. Crystal nucleus inducement and hydrate growing show its randomness characteristics. Hydrate appears the interface of water and cyclopentane firstly, and grows downward. Hydrate climbs and grows alone copper tube at last and is full of the cold regenerator. Key words Cyclopentane Hydrate Cold storage

0 引言

蓄冷空调技术作为一种电力负载侧调峰方式，在电力“移峰填谷” 均衡电网供电负荷方面具有重要意义。目前空调蓄冷的方式主要有冰蓄冷和水蓄冷，另外有少量的共晶盐蓄冷。水蓄冷属于显热蓄冷，具有系统简单、技术要求低及维护费用少等特点，在空调蓄冷中可以使用常规制冷机组。但水的蓄冷密度低，系统占地面积大，相应的冷损耗也大，在土地利用率高的现代城市难以推广。冰蓄冷是目前空调蓄冷的主要方式，它是相变蓄冷，蓄冷能力达水蓄冷的十几倍，而且冰蓄冷可以结合低温送风技术，从而降低系统初投资。但冰蓄冷要求制冷机组冷水（冷冻液）出口温度在0℃以下，故蒸发温度低，机组效率低。共晶盐是能在一定温度下凝固的无机盐或一些盐类混合物水溶液，如Na2SO4?10H2O、MgCl2?6H2O等，其相变温度高（可与空调水温度一致），可以使用常规制冷机组，其相变热约为冰的30%，蓄冷密度不高。一般共晶盐都有一定的腐蚀性，多次使用容易老化失效，对蓄冷设备要求高，蓄/释冷过程换热效率低，所以推广使用共晶盐蓄冷受到限制。

水合蓄冷技术是上世纪80年代初由美国橡树岭国家实验室研究人员提出的，属于新一代蓄冷技术。水合物蓄冷的温度与共晶盐蓄冷类似，与空调水温度一致；蓄冷方式属于相变蓄冷，蓄冷能力与冰相当，而且水合物化学稳定性好。水合物蓄冷的巨大的优越性和应用前景受到各国科技工作者的重视，并纷纷开展研究。早期的研究集中在制冷剂R11和R12水合物蓄冷特性的研究，随着环保要求的提高，《蒙特利尔公约》规定对环境不友好的一系列制冷剂将被禁用，环保型制冷剂水合物蓄冷研究受到重视，替代型制冷剂R134a、Rl52a、Rl41b、R32、R125及其混合物的水合物相平衡特性进行了研究，新型制冷剂水合物的相变与蓄冷特性研究日益受到重视。

环戊烷是一种挥发性低压水合介质，是一种常用的新型发泡剂，用于替代对大气臭氧层有破坏作用的氯氟烃类发泡剂，在冰箱、冷库、管线保温等领域应用广泛。环戊烷与水在适当的条件下，在接近常压时可形成水合物，是一种理想的低压蓄冷介质。本文利用实验室的小型实验装置研究了环戊烷水合物蓄冷过程和水合物生长特性。

1 实验系统

水合物形成在一保温的容器中进行，实验系统如图1。容器中有一铜管换热器，用来冷却蓄冷介质，使其温度控制在实验设定值。容器下端的正对方向以及上盖分别设置了视窗，在实验过程中通过该视窗可观察水合物相变过程与生长特性。容器的上部和下部分别布置了Pt100的温度传感器，测量气相和液相或固液混合相的温度。

视窗

图1实验装置

2 水合物形成过程

将适量的环戊烷和400ppm十二烷基硫酸钠水溶液加入到容器中，启动制冷装置，冷却蓄冷溶液，直至设定的实验温度。图2中的ABCDE和12345曲线为相同实验体系和实验条件下两次水合物形成过程温度变化过程典型曲线。环戊烷水合物的形成包含降温（AB、12过程）、晶核形成（BC、23过程）、水合物快速生长（CD、34过程）、水合物缓慢生长至停止（DE、45过程）。实验结果表明，在水合物快速生长过程中，由于水合物形成释放的相变潜热不能及时导出导致介质的温度升高。相变蓄冷体系温度的升高将降低水合物生长的推动力，影响水合物生长速度和蓄冷密度，因此水合物相变过程中相变热的及时导出是水合物蓄冷应用需要解决的一个问题。

图2还表明水合物开始形成前均有一个晶核形成过程，即水合物诱导期。但实验结果表明，相同条件下水合物形成的诱导期具有不确定性（ABCED过程水合物的诱导期达约为1h，而12345过程水合物的诱导期仅约10min），表明了水合物结晶诱导形成具有随机性。另外，水合物快速生长期的速度也表现出随机性，12345过程水合物在快速生长期的速度要明显快于ABCDE过程水合物快速生长期的速度，其温度的跃升幅度也大于ABCED过程。

050100150

200250300t/min T /

℃

图2水合物蓄冷过程

3 水合物生长特性

图3是水合物生长过程中几个不同阶段的图片。图3（a ）是水合物开始生长时的照片，水合物的生长开始于环戊烷和水的交界面，尤其是在界面处的铜管壁面；图（b ）表明水合物首先向下生长，最后水合物充满整个容器（图c ）；水合物充满容器后，发生了非常有趣的现象，水合物随后沿着裸露在气体中的铜管不断向上爬升生长，直至包裹整个铜管外表面（图d ），这主要是因为形成的水合物是一种多孔、疏松的晶体，在毛细力和铜管过冷的共同作用下，促进了水合物沿着铜管爬升生长。水合物生长过程的实验结果说明，在水合物的生长过程中增加水合蓄冷介质间以及其与金属表面的接触面将有助于水合物的生长，在实际应用中可通过添加金属颗粒物增加接触面，同时又提高了传热系数，从而提高水合物的生长速度。

（a ）（b ）

（c ）（d ）

4 结论

水合物相变蓄冷过程包括降温、结晶成核、快速生长、缓慢生长至停止几个阶段，在晶核形成诱导期和生长过程中水合物形成均表现出其特定的随机性特征。实验结果表明，在水合物的生长过程中，水合物首先在两相界面和铜管表面形成，然后向下生长。多孔疏松的水合物结构，有利于水合介质在毛细力的作用进行质量传递，而铜管表面的过冷环境有利于水合物的形成，导致水合物生长后期水合物沿着铜管不断地向上爬升生长。在水合物蓄冷实际应用中可通过添加金属颗粒物增加接触面，同时提高水合介质的传热系数，从而提高水合物的生长速度。

参考文献

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环戊烷制备方法

一种环戊烷的制备方法发明人: 万书晓;汪孟言;叶岗;陈亚军摘要: 一种由双环戊二烯连续解聚、加氢制备环戊烷的方法,是在0.1~2.5MPa的系统压力下,在氢气和稀释剂的存在下,将双环戊二烯在160~400℃的解聚器中解聚为环戊二烯,将环戊二烯在10~100℃的装有换热装置的固定床反应器中加氢为环戊烷,并收集环戊烷.该方法可使解聚、加氢两步反应连续进行,提高了双环戊二烯的解聚率,环戊烷的收率也明显提高,可达70%以上,而且延长了催化剂的使用寿命. 硫是环戊烷中主要杂质,严重影响PU产品的颜色和强度.该文以N-甲酰吗啉作萃取剂,研究了脱除油田轻烃为原料生产的环戊烷中硫的工艺条件对分离效果的影响,得到了最佳工艺条件:V(N-甲酰吗啉)∶V(环戊烷)=1.03∶1.00,w(N-甲酰吗啉)≥95%,操作温度25~38℃;低压运行,常压再生.工业化中试结果为:环戊烷中含硫量为9.38μmol/L,环戊烷的收率为93.7%,每生产1 t产品N-甲酰吗啉的消耗量为2 kg,该工艺在油田轻烃深加工领域具有一定的工业应用前景. 【分类号】:TQ231.1 【DOI】:cnki:ISSN:1003-5214.0.2006-07-019 【正文快照】: 环戊烷(cyclopentane)是无色透明液体,因分子呈环状结构,故为多种有机物的优良溶剂[1].近年来,环戊烷成为氟氯烃发泡剂的理想替代品,用于冰箱生产等.目前,环戊烷是对环境最为有利的发泡剂.环戊烷与传统的发泡剂R11相比,具有如下优点:(1)分子结构中不存在卤素原子,ODP(臭氧消 CAJViewer7.0阅读器支持所有CNKI文件格式,AdobeReader仅支持PDF格式Desulfidation Process of Cyclopentane Sulfides are principal impurities in cyclopentane,and seriously affect the color and stress of polyurethane products.A process has been investigated with N-formylmorpholine as extractant to remove sulfides in cyclopentane produced from the light hydrocarbons of oil field.The optimal operating conditions are V(N-formylmorpholine)∶V(cyclopentane)=1.03∶1.00,w(N-formylmorpholine)≥95%,temperature 25~38 ℃,low pressure extraction and atmospheric pressure regeneration.The pilot plant results are as follows.Yield of cyclopentane is 93.7% and the consume of N-formylmorpholine is 2.0 kg/t a ccording to 9.38 μmol/L of the sulfides content in cyclopentane.This technique shows its potential industrial prospect in deep processing of light hydrocarbons from the oil field. 对以双环戊二烯为原料,经解聚、加氢制备环戊烷的工艺进行了研究,重点考察了环戊二烯加氢条件.结果表明:在Raney镍催化剂加入量为0.5%~2%,加氢压力为0.5~3.0MPa,加氢温度为30~50℃时,环戊二烯的加氢转化率约为100%,加氢选择性也在99%以上,由双环戊二烯制备环戊烷的总收率>60%,产品的纯度在99%以上. 【分类号】:TQ231.13 【DOI】:cnki:ISSN:1004-017X.0.2003-06-007 【正文快照】: 1前言环戊烷作为CFC的理想替代品,被广泛地用作电冰箱、冰柜的保温材料及其他硬质PU泡沫的发泡剂.世界发达国家如德国、美国、英国已率先在冰箱及PU行业实现了无氟化.我国已在保护大气臭氧层的蒙特利尔公约上签字,随着该公约执行期限的临近,国内大部分冰

环戊烷相关安全规定标准范本

管理制度编号：LX-FS-A45116 环戊烷相关安全规定标准范本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑

环戊烷相关安全规定标准范本使用说明：本管理制度资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 1、环戊烷物理特性及安全规定 1.1 环戊烷中文名：环戊烷；五亚甲基英文名：Cyclopentane；Pentamethylene 分子式：C5H10 相对分子量：70.08 结构式：危险品分类及编号：3.1 类31003 1.2 环戊烷物理常数表项目数据熔点℃-93.7 沸点（101.3KPa）℃49.3

相对密度（水=1）0.7454 相对密度（空气=1）2.42 折射率(20℃) 1.4065 粘度(25℃) mPa.s 0.416 表面张力(20℃) dynes/cm 22.02 闪点℃-42 自燃点℃361 燃烧热kJ/mol 3287.8 临界温度℃238.6 临界压力mPa 4.52 蒸汽压(25℃) kPa 40 爆炸范围(Vol)% 1.1—8.3 蒸气压mmHg -10℃64.32 0℃106.62 10℃169.50

环烷油知识

名称：环烷油;Naphthenic base crude oil 环烷油属橡胶操作油(加工油、填充油)之类，是以环烷烃为主要成分的石油，主要是环戊烷、环己烷及其同系物。相对密度0.92～0．95，闪点＞160 ℃，酸值＜0．1mgKOH ／g，苯胺点66～82，流动点-40～-12℃。用作橡胶型密封胶和压敏胶的软化剂。贮存于阴凉、通风的库房内，远离火种、热源。

环烷油是从环烷基原油中提炼出来的、在石油产品中与石蜡基油相比资源较少，储量只占世界已探明石油储量的2.2%，属稀缺资源。世界上的环烷基原油资源主要集中分布在四个地方，即美国的德克萨斯州、加利福尼亚州、南美洲的委内瑞拉和中国的新疆油田、辽河油田、大港油田以及渤海湾等地区。美国德州和加州的稀环烷基原油逐渐减少，重质环烷基原油开始开采；目前大量开采的是委内瑞拉重质环烷基原油，开采的成本越来越高。环烷油属于操作油(加工油、填充油)之类，是以环烷烃为主要成分的石油馏分。相对密度0.89～0.95，闪点＞160 ℃，酸值＜0.1mgKOH／g，苯胺点66～82℃，流动点-40～-12℃。用作橡胶型密封胶和压敏胶的软化剂。贮存于阴凉、通风的库房内，远离火种、热源。环烷油具有饱和环状碳链结构，具有低倾点，高密度、高粘度、无毒副作用等特点，而且在它的环上通常还会连接着饱和支链。因为这种结构，使环烷油既具有芳香烃类的部分性质，又具有直链烃的部分性质，又由于环烷油来自天然石油，有价格低廉、来源可靠等优点，决定了环烷油能够在许多领域有着特殊的用途。环烷油 - 环烷油的性能环烷油 [产品性能]优异的外观：产品为水白色，清亮透明、无荧光、无异味。极低的稠环芳烃含量：二甲亚砜抽提物含量远小于3％，不需进行致癌倾向标识，对人体健康和环境无害。优异的低温性能：粘度高、倾点低，填充到橡胶中能够很好地增强充油胶的物性和耐寒性，在寒冷的冬季也能方便的进行贮运操作。优良的光、热稳定性：芳烃含量极低，CA值几乎为0，抗氧化性和抗褪色性能好。较低的蒸发损失：减少了操作空间的油气密集度，保证了操作人员的健康和生产的安全。极低的极性物质含量：氮、硫、氧等极性杂环化合物含量低，有效地避免了这些物质引起的充油胶制品的褪色、老化和在日光照射下聚合物龟裂的情况。优异的橡胶相容性：在碳型结构分析中，CN值大于40%；很高的环烷烃含量使它与橡胶有很好的相容性，能够大量填充。良好的稳定性：适量填充的橡胶制品经过长时间的使用不会出现渗油现象。用途广：既是橡胶合成的填充油，也是橡胶制品加工的操作油(或软化剂) 环烷油 - 环烷油-【用途】用途1：生产变压器油自从输电变压器发明以来，专家们就一直在努力寻找一种既能满足变压器的绝缘、冷却等要求、又能长期稳定工作，价格便宜的介质，经过长期的努力，最后公认环烷油是一种最佳的选择。所以目前全球的变压器油制造商，特别是大型跨国公司，所生产的变压器油无

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冰箱用环戊烷组合聚醚的研制石芳录王娟王严平梁策（兰州华宇创新科技有限公司甘肃兰州 730000）摘要：通过对几种泡沫稳定剂和国产聚醚进行全面试验筛选，研制开发的环戊烷组合聚醚体系具有互溶性良好，不分层，流动性优良及泡孔结构细腻等特点。用于冰箱泡沫的主要性能指标：平均芯密度 35.6 kg /m ，最大和最小芯密度偏差Δρm ax 为 1.6 kg /m ，压缩强度（10%）170 kPa ，导热系数 3 3 0.0191 W/(m ·K)，低温尺寸稳定性 0.21%，结果表明：5106环戊烷组合聚醚完全满足家电等产品的生产。关键词：聚氨酯；硬质泡沫塑料；环戊烷；发泡剂；组合聚醚 1前言经过人们十多年不懈努力，在替代技术领域相继开发出削减 50%C F C-11、低 O D P 值及零 O D P 值的替代技术及产品，并有多种发泡剂问世，这些产品在许多行业已获得广泛应用（见表 1），事实证明，这种逐步替代方案的成功实施已经对环境发挥了十分有益的影响。表 1常用发泡剂的性能发泡剂种类沸点/℃ 闪点 O D P 特点主要用途环境不友好隔热性能优良加工性能优良安全性优良环境基本友好隔热性能良好加工性能良好安全性良好环境友好 CF C （氯氟烃）家电、建筑、石化、管道氟里昂-11 23.8 无 1 141b 142b 32 －9.2 －40.8 －28 36 无有无无有 0.1 0.07 0.06 0.06 0 H CF C （氢化氯氟烃）家电、建筑、石化、管道 22 22/142b 正戊烷 H C （碳氢化合物）异戊烷 28 有 0 隔热性能一般加工性能良好安全差家电环戊烷 49 有 0 152a 134a －27.4 －26.3 －26 40 有无无有无无 0 0 0 0 0 0 环境友好 H F C （氢氟烃） 134a /152a 365mfc 365mfc /227 245fa 隔热性能优良成本较高（国内尚未商品化）建筑、石化、管道 24 15 安全性尚可环境友好隔热性能较差加工性能一般安全性优良 H 2O C O 2 无 0 在低 O D P 值产品开发中人们首先将目标锁定在与 C F C-11各性十分接近的氢化氯氟烃 H CF C-141b 发泡剂上，开发出的产品在家电、建筑等行业已普遍使用，然而由于它的臭氧消耗能力不完全为零（O DP 值 0.11），H CF C-141b 最终仍会被取代。但为更快淘汰 C F C ，修正后的蒙特尔协议规定 H C F C-141b 在发达国家于 2003年淘汰，而发展中国家可延至 2040年。尽管如

环戊烷MSDS

环戊烷化学品安全技术说明书北京东方亚科力化工科技有限公司二O O二年二月化学品安全技术说明书第一部分化学品及企业标识化学品中文名称：环戊烷化学品俗名或商品名：五亚甲基化学品英文名称：cyclopentane 地址：北京通州区滨河路143号邮编：101149 电子邮件地址：actmarket @ 网址：http：环戊烷100% 287-92-3 第三部分危险性概述危险性类别：第类低闪点易燃液体侵入途径：吸入、食入、经皮肤吸收健康危害：该物质属毒性属低毒。吸入蒸汽后，刺激呼吸系统，能够造成恶心、呕吐，高浓度可能造成麻醉并伴有兴奋、倦睡、昏迷，甚至造成呼吸系统失灵。食入能够造成腹部疼痛、恶心，进入肺中能够造成肺损伤，处于危急状态中。皮肤接触能够刺激皮肤，发红、疼痛。眼睛接触能够刺激眼睛，发红、疼痛。长期处在高浓度环境中，能够使中枢神经受影响。环境危害：该物质对环境有危害，见生态毒性。燃爆危险：极易燃，其蒸汽与空气能够形成爆炸混合物，遇明火高热有燃烧爆炸危险。

第四部分急救措施皮肤接触：脱去被污染的衣服和鞋，直接用大量的清水冲洗至少15分钟。眼睛接触：立即翻开眼睑，用大量的清水或生理盐水冲洗至少15分钟。吸入：移至新鲜空气处，保持呼吸道畅通。如果呼吸停止，进行人工呼吸，如果呼吸困难，给输氧，迅速给予医疗救治。食入：千万不要催呕吐，喝大量的水，不要给失去知觉的人食入任何东西。迅速给予医疗救治。第五部分消防措施危险特性：本品极易燃，属类低闪点易燃液体。其蒸汽与空气的混合物能够形成爆炸性混合物，遇明火高热极易燃烧爆炸。遇强氧化剂能够发生强烈反应，甚至引起燃烧。其蒸汽比空气重，能够在较低处扩散到相当远的地方，遇火源引起回燃。密封包装容器遇高热有开裂爆炸的危险。流速过快，容易产生和积累静电。有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳灭火方法及灭火剂：干粉、泡沫、二氧化碳、砂土、1211灭火剂。灭火注意事项：尽量消除蒸气泄漏和扩散，使用水喷淋能够将火灾容器冷却，稀释未燃混合物。灭火人员必须穿戴防护衣物。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音，人员必须马上撤离，保护人员人身安全。第六部分泄漏应急处理应急处理：切断火源，人员迅速撤离泄漏污染区域至安全地带，隔离危险区域，禁止无防护措施的人员进入。建议危急处理人员穿戴自给式的呼吸器和消防防护服。在泄漏和扩散区域通风，尽可能切断泄漏源，防止进入下水道地沟等限制性空间。使用水喷淋稀释泄漏蒸汽并尽可能消除泄漏和扩散，防止发生爆炸。消除方法：小量泄漏，使用不产生火花的工具和设备，将液体收集到合适的密封容器中，用砂土等惰性材料吸收残液，不可使用锯末等易燃材料，也不可以使用不燃性分散剂制成的乳液刷洗，经稀释的残液运至废物处理场所处理。大量泄漏，构筑围堤或空坑收容，用泡沫覆盖，用水喷淋稀释蒸汽，尽量保护现场人员，用防爆设备转移至未用容器中运至废物处理或回收。第七部分操作处置与储存

245fa和环戊烷泡

图中可以看出，发泡体系中的含水量对泡沫的导热系数由不利的影响，而泡沫密度对导热系数的影响则较复杂，泡沫导热系数与泡沫密度呈抛物线的关系，在泡沫芯密度34.5k g/m3附近存在一个作低点，表明合适的泡沫密度对降低泡沫的导热系数非常重要。在发泡过程中，由于H F C-245f a沸点较低，汽化速度快，会产生泡沫表面发酥发脆，粘接性能差等的现象，通过聚醚多元醇和交联剂的选择、发泡剂用量和体系含水量的控制，可以有效改善泡沫与冰箱A B S板的粘接性。另外，由于H F C-245f a汽化快，发泡料在出发泡机枪头时就已发泡，从而导致发泡料粘度过大，影响了泡沫在冰箱或板材内的流动。采用以有机金属盐与六氢化三嗪及二甲基环已胺按比例复配而成复配催化剂，可有效调节和控制H F C-245f a的发泡速度，达到各阶段均衡发泡，改善泡沫质量。（2）混合发泡剂的开发 H F C-245f a的沸点为15.3℃,与C F C-11和H C F C-141b相比沸点较低，应用以现有的发泡系统，组合料的混合设备及存储设备需做一定的改进。开发混合发泡剂，将H F C-245f a与沸点较高的发泡剂混合，就可以有效地解决H F C-245f a沸点偏低的问题。 ①H F C-245f a与H F C-365m f c的混合 H F C-365m f c也是目前具有应用前景的零O D P的发泡剂，其物理性能列于表十四中。与H F C-245f a比较，H F C-365m f c具有较高的沸点和较低的气体导热系数，缺点是具有可燃性，因此H F C-245f a与H F C-365m f c应当是比较理想的混配组合。表15为H F C-245f a与H F C-365m f c混合发泡剂的一些物理性能。以50/50的配比为例，混配后H F C-245f a的沸点和导热系数有了较大的改善。

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天然气水合物研究历程及现状 1.世界天然气水合物研究历程回顾从1810 年英国Davy在实验室首次发现气水合物和1888 年Villard人工合成天然气水合物后, 人类就再没有停止过对气水合物的研究和探索。在这将近2 的时间内, 全世界对天然气水合物的研究大致经历了 3 个阶段, 如表1-1[2]所示。第一阶段是从1810 年到20 世纪30 年代初。( 18 , Davy 合成氯气水合物并于次年发表文章正式提出水合物一词。) 在这120 年中, 对气水合物的研究仅停留在实验室, 且争议颇多。第二阶段是大致可看作是自1934年起始的。当年美国Hammerschmidt发表文章, 提出天然气输气管道堵塞与水合物有关, 从负面加深了对气水合物及其性质的研究。在这个阶段, 研究主题是工业条件下水合物的预报和清除、水合物生成阻化剂的研究和应用。第三阶段是从上世纪60年代至今, 全球天然气水合物进入大范围勘探普查开发的格局。上世纪60 年代特罗费姆克等发现了天然气能够以固态形式存在于地壳中。特罗费姆克等的研究工作为世界上第一座天然气水合物矿田——麦索雅哈气田的发现、勘探与开发前期的准备工作提供了重要的理论依据, 从而大大拓宽了天然气地质学的研究领域。美国学者在上世纪70年代也开始重视气水合物研究, 并于1972年在阿拉斯加获得世界上首次确认的冰胶结永冻层中的气水合物实物。天然气水合物成藏理论预测的成功、测得成藏理论区气水合物地球物理, 地球化学异常, 以及经过钻探取得水合物实样, 这一系列的成果被认为是上世纪能源问题的重大发现。能够说, 从上世纪60 年代至今, 全球气水合物研究跨入了一个崭新的阶段——第三个阶段(把气水合物作为一种能源进行全面研究和实践开发的阶段) , 世界各地科学家对气水合物的类型及物化性质、自然赋存和成藏条件、资源评价、勘探开发手段以及气水合物与全球变化和海洋

天然气水合物合成实验

2009年第4期　总第170期低　温　工　程 CRY OGEN I CS No 14　2009 Sum No 1170 天然气水合物合成实验祁影霞　杨　光　汤成伟　张　华 (上海理工大学能源与动力学院　上海　200093) 摘　要:为提高天然气水合物的生产效率及储气密度,在专门设计的水合物合成实验装置上,进行了纯甲烷水合物的合成实验。实验结果表明:对于纯净甲烷水合物,压力越高,合成速率越大;但当压力大于5MPa 时,压力的提高对生成速率的影响不大。水合物合成前抽真空时间越长,生成的水合物吸收的气体量越大,表明抽真空可以排出水中溶解的气体,提高水合物的储气密度。关键词:水合物　甲烷　合成速率中图分类号:T B663、TK12 文献标识码:A 文章编号:100026516(2009)0420011204 收稿日期:2009203227;修订日期:2009206230 基金项目:上海市浦江人才计划(08PJ1408300)、上海市重点学科建设项目(S30503)资助。作者简介:祁影霞,女,45岁,博士、讲师。 Forma ti on exper im en t of na tura l ga s hydra te Q i Yingxia Yang Guang Tang Cheng wei Zhang Hua (School of Energy and Power Engineering,University of Shanghai for Science and Technol ogy,Shanghai 200093,China ) Abstract :I n order t o increase the p r oducti on efficiency and st ored gas density of natural gas hydrate,pure methane for mati on hydrate tests were carried out on a s pecial designed hydrate f or mati on apparatus .The experi m ent results indicate that,f or pure methane hydrates,the for mati on rate increases with p ressure,but the increase of p ressure has no obvi ous effects on the f or mati on rate when the p ressure is higher than 5MPa .The l onger vacuu m ing ti m e before the f or mati on of hydrates results in the larger a mount of gas ab 2s orbed in for med hydrates,which indicates that vacuu m ing can make the gases diss olved in the water release off and increase the st ored gas density of the hydrates . Key words :hydrates;methane;f or mati on rate 1　引　言天然气水合物是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的固态笼状化合物,主要存在于海底或陆地冻土带内[1] 。据估算,世界上天然气水合物所含有的有机碳总量相当于全球已知煤、石油和天然气的两倍。国际科学界预测,它是石油、天然气之后的最佳的替代能源。纯净的天然气水合物呈白色,形似冰雪,可以像固体酒精一样直接被点燃,因此,又被通俗、形象地称为“可燃冰”。1m 3 的天然气水合物可以释放出164m 3 的天然气,且可以在常压和-15℃的条件下稳定储存。因此,天然气水合物也是天然气储运的安全有效的方式[2] 。为提高水合物的生产效率及储气密度,采用了多种方法促进水合物的快速生成。目前应用比较广泛的是应用磁力搅拌装置,通过可无级调速的磁力搅拌子,促进水和气体的接触来加快水合物的生长速度,

环戊烷化学品安全技术说明书

化学品安全技术说明书产品名称: 环戊烷按照GB/T 16483、GB/T 17519 编制修订日期:最初编制日期: 版本: 第1部分化学品及企业标识化学品中文名：环戊烷化学品英文名： cyclopentane 企业名称：企业地址：传真：联系电话：企业应急电话：产品推荐及限制用途： For industry use only.。第2部分危险性概述紧急情况概述：高度易燃液体和蒸气。 GHS危险性类别：易燃液体类别2 危害水生环境——长期危险类别 3 标签要素：象形图：警示词：危险危险性说明： H225 高度易燃液体和蒸气。 H412 对水生生物有害并具有长期持续影响。防范说明： ?预防措施： ?P210 远离热源/火花/明火/热表面。禁止吸烟。 ?P233 保持容器密闭。 ?P240 容器和装载设备接地/等势联接。 ?P241 使用防爆的电气/通风/照明/设备。 ?P242 只能使用不产生火花的工具。

?P243 采取防止静电放电的措施。 ?P280 戴防护手套/穿防护服/戴防护眼罩/戴防护面具。 ?P273 避免释放到环境中。 ?事故响应： ?P303+P361+P353 如皮肤(或头发)沾染：立即脱掉所有沾染的衣服。用水清洗皮肤/淋浴。 ?P370+P378 火灾时：使用灭火器灭火。 ?安全储存： ?P403+P235 存放在通风良好的地方。保持低温。 ?废弃处置： ?P501 按当地法规处置内装物/容器。物理和化学危险：高度易燃液体和蒸气。健康危害：无资料环境危害：对水生生物有害并具有长期持续影响。第3部分成分/组成信息第4部分急救措施急救：吸入: 如果吸入，请将患者移到新鲜空气处。皮肤接触: 脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。如有不适感，就医。眼晴接触: 分开眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。立即就医。食入: 漱口，禁止催吐。立即就医。对保护施救者的忠告：将患者转移到安全的场所。咨询医生。出示此化学品安全技术说明书给到现场的医生看。对医生的特别提示：无资料。第5部分消防措施灭火剂：用水雾、干粉、泡沫或二氧化碳灭火剂灭火。避免使用直流水灭火，直流水可能导致可燃性液体的飞溅，使火势扩散。特别危险性：无资料。灭火注意事项及防护措施：消防人员须佩戴携气式呼吸器，穿全身消防服，在上风向灭火。尽可能将容器从火场移至空旷处。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中发出声音，必须马上撤离。

天然气水合物

化学选修3《物质结构与性质》P85选题2 天然气水合物（一种潜在的能源）

天然气水合物——可燃冰一、可燃冰相关概念可燃冰：天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。（又称笼形化合物）甲烷水合物（Methane Hydrate）：用M·nH2O来表示，M代表水合物中的气体分子，n为水合指数（也就是水分子数）。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过 99％的天然气水合物通常称为甲烷水合物。又因外形像冰，而且在常温下会迅速分解放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”）。因为可燃冰的主要成分为甲烷，为甲烷水合物，而甲烷在常温中为气体，熔、沸点低，所以甲烷为分子晶体，因而可燃冰也为分子晶体。可燃冰存在之处：天然气水合物在自然界广泛分布在大可燃冰陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。天然气水合物在全球的分布图在标准状况下，一单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体，因而其是一种重要的潜在未来资源。笼状化合物（Clathrate）：在天然气水合物晶体中，有甲烷、乙烷、氮气、氧气二氧化碳、硫化氢、稀有气体等，它们在水合物晶体里是装在以氢键相连的几个水分子构成的笼内，因而又称为笼状化合物。

天然气分子藏在水分子中水分子笼是多种多样的二、可燃冰的性质可燃冰的物理性质：（1）在自然界发现的天然气水合物多呈白色、淡黄色、琥珀色、暗褐色亚等轴状、层状、小针状结晶体或分散状。（2）它可存在于零下，又可存在于零上温度环境。（3）从所取得的岩心样品来看，气水合物可以以多种方式存在： ①占据大的岩石粒间孔隙； ②以球粒状散布于细粒岩石中； ③以固体形式填充在裂缝中；或者为大块固态水合物伴随少量沉积物。可燃冰的化学性质： 1、在冰的空隙（“笼”）中可以笼合天然气中的分子的原因： (1)气水合物与冰、含气水合物层与冰层之间有明显的相似性： ①相同的组合状态的变化——流体转化为固体； ②均属放热过程，并产生很大的热效应——0℃融冰时需用0.335KJ的热量，0～20℃分

环戊烷储罐卸料安全操作制度

环戊烷储罐卸料安全操作制度 1

环戊烷储罐卸料安全操作规程一、设备安全注意事项 1.本设备的操作必须经严格、系统培训,经考试(书面及实际操作)合格后并取得设备操作证的操作工进行操作设备,未经培训的任何人员严禁操作设备。 2.不熟悉设备性能严禁操作设备、安全保护用品未佩带齐全严禁操作设备、未全部熟悉并掌握设备操作规程严禁操作设备。 3.现场专业技术人员和警戒人员有权阻止、纠正她人违章作业、冒险蛮干等不安全行为;有权拒绝不符合安全要求或违反规章制度的指挥、调度及按排。 4.所有进入卸料区域的人员禁止带通讯工具进入!必须在静电释放点进行身体静电释放的操作! 5.开工前必须检查各控制柜前绝缘胶垫是否完整、干燥。设备开动前必须先用测电笔检查设备是否有漏电现象。 6.设备在出现紧急情况时应按下红色急停开关,并关闭设备总电源,立即通知设备维修工进行处理,并通知相关管理人员和设备处人员,严禁擅自处理。 7.设备安全防护装置在任何情况下严禁以任何理由拆卸、毁损、短接或挪作它用,使安全保护设施失效。

8.食用或饮用降低注意力或精神恍惚的药品或饮料严禁操作设备。 9.实习生严禁在无班长或师傅监护下独自操作设备! 10.严禁在工艺不成熟,不合理,操作时身体全部或部分需在设备自动运行时进入设备内部干予。 11.厂房漏水或者设备周围积水严禁开机工作。 12.各类润滑油及液体介质如遇撒漏,必须及时清擦,严禁在湿滑的环境中操作。 13.严禁将物品放入操作柜及操作台里,以免造成短路伤人及损伤设备。 14.操作工在维修或清擦设备时,必须关闭设备电源,并悬挂”严禁合闸,有人工作”的安全警示牌,必须有专人进行监护的情况下进行,严禁独自操作!严禁使用化纤物料擦拭和清扫设备! 15.JIT采配处采购管理员提前1天以书面形式下发来料和卸料通知,人力资源处安排卸料区警戒,生产公司做好卸料准备,罐车必须加装阻火器,严禁在烈日下爆晒!严禁在雷雨天卸料!严禁运料罐车在公司大门处停留超过 60分钟! 16.进入环戊烷区域应穿防静电服并佩带防护用品,严禁穿化纤衣物进入,严禁在环戊烷区域脱换衣服,严禁穿带钉子的鞋。

天然气水合物是怎样形成的

天然气水合物是怎样形成的？ How natural gas hydrates form？天然气水合物，又称“可燃冰”，是一种水合数不固定的笼形化合物，其中气体分子被束缚在由水分子通过氢键连接而构成的多面体笼子里，主要呈现三种结构，即结构I，结构II和结构H（图1），在低温（<10 ℃）高压（>100 bar）条件下稳定存在。一般来说，由于天然气的主要成分是甲烷，所以天然气水合物主要是指甲烷水合物, 化学式为8CH4·46H2O。 [1] 图1 自然界三种常见的天然气水合物晶体结构（据Sloan，2003改编）天然气水合物对自然界和人类社会的影响主要有以下几个方面：i) 全球自然产出的天然气水合物广泛分布于大陆边缘的海底和永久冻土地带，其中的甲烷碳含量估计约为所有化石燃料总碳量的两倍，很有可能成为21世纪人类的新能源。ii) 天然气水合物在失稳分解时释放的甲烷气体会加强温室效应。如果大规模分解发生在海底，则有可能引发海底滑坡等地质灾害。反之也可以设法把工业生产释放的CO2排入深海形成CO2水合物封存起来，从而减轻温室效应。更为

理想的方案是通过注入CO2来开采天然气水合物藏，在获取甲烷的同时封存了CO2，一举两得。iii) 在化工生产中，要想方设法避免天然气水合物形成以至于堵塞天然气运输管道从而造成重大经济损失，反之也可以利用气体水合物的合成来开发储存气体、运输气体、提纯气体、及海水淡化等方面的新技术。总之，研究天然气水合物在能源、环境、化工等领域都有重要的科学意义和经济意义。天然气水合物研究领域的科学问题和技术问题有很多，包括结构、物性、相平衡、勘察、开采、应用等各个方面，其中一个基本的科学问题是“水合物怎样形成？”这个问题非常有趣而且令人困惑不解。试想，天然气的主要成分甲烷分子难溶于水（溶解度通常约为10 3摩尔分数），并且甲烷分子与水分子之间也不形成任何化学键（仅存在微弱的范德华力），可是在适当的温度条件下把甲烷气体加压于液态水，结果得到了固态的甲烷水合物，其中甲烷的摩尔分数和溶液中的溶解度相比竟然增大了两个数量级以上。更有意思的是，这个化学反应有明显的记忆效应（memory effect）。也就是说，含甲烷和水的体系在第一次合成水合物时，尽管温度和压力都已经调整到了水合物的相区间，但是水合物并不是马上形成，而是要等待一段不确定的时间（几~几十小时）才形成——这个时间被称为诱导时间（induction time）。然而，把这个体系形成的水合物通过降压或加温分解之后，再次重复合成实验，结果发现诱导时间变短了，似乎这个体系记忆了初次合成水合物时的某些历史。为了解释上述实验现象，必须要在分子水平上了解天然气水合物的成核结晶过程。然而到目前为止，国际上对这个问题仍然没有不是很清楚。原因在于水合物的成核结晶是一个无中生有的过程，研究起来比较困难：其空间尺度在纳米级，对于实验来说太小了；其时间尺度在微米级，对于计算模拟来说又太长了；另外，影响成核的因素极其复杂，增加了研究难度。 2008年之前，国际上主要存在两个有争议的水合物成核假说。最著名的是Sloan等（Sloan and Fleyfel，1991；Christiansen and Sloan，1994）提出的团簇成核假说（labile cluster hypothesis），强调水合物成核源于笼形水簇的聚集。Radhakrishnan and Trout（2002）批评了团簇成核假说，他们证明多个笼形水簇在热力学上有利于相互分开而不是聚集在一起，并且新提出了局部结构假说（local structuring hypothesis），强调水合物成核是由水分子围绕局部有序排列的

环戊烷储罐区防火防爆安全设计复习过程

1000m3环戊烷储罐区防火防爆安全设计摘要本文主要通过对1000m3环戊烷储罐区防火防爆安全设计，在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析环戊烷的物理、化学性质，通过其危险性的分析来设计储罐和平面布置，还着重对消防灭火器材、储罐及相应设备危险性分析及安全附件的选择。通过合理布局环戊烷储罐区并进行防火防爆设计，保证过程正常、安全运行，同时改善劳动条件并兼顾环境保护。关键词：环戊烷储罐平面设计安全设施

第一章项目概述和环戊烷的特性某石化企业需建1000m3储罐2台用于储存环戊烷，建设地点位于储运厂码头储罐区的预留地，面积为2000m2。项目包括增建2台1000m3储罐、2台冷冻机组、循环水站及相应配套的自控、电气、土建、消防等设备设施的布置及相关的安全技术设计及相关安全管理措施。储存介质的种类、性质不仅与储存设备的选择，设备的设计有关，而且对安全消防设计、库房布置至关重要。所以对本次设计任务中的储液——环戊烷必须要有足够的认识。 1.1环戊烷的理化性质环戊烷亦称“五亚甲烯”，一种环烷烃，易燃性液体。溶于醇、醚及烃类，不溶于水。环戊烷不是平面环，有两种构象：信封式构象和半椅式构象。碳—碳—碳键角接近109°28′，分子的张力不大，环较稳定，化学性质与烷烃相似。对鼠类在空气中致死浓度其质量分数为3.8×10-2。与发烟硫酸作用呈红黄色，与硝酸作用得硝基环戊烷和戊二酸。具体理化性质如表1-1所示：表1-1环戊烷的理化性质熔点沸点闪点蒸汽压自燃温度爆炸上限爆炸下限相对蒸汽密度燃烧热临界温度 -94.4℃49.3℃-37℃45(20℃)361℃8.7 1.1 2.423287.8 kJ/mol 238.6 1.2有害影响和中毒症状

环戊烷相关安全规定

规章制度：________ 环戊烷相关安全规定单位：______________________ 部门：______________________ 日期：______年_____月_____日第1 页共10 页

环戊烷相关安全规定英文名：Cyclopentane；Pentamethylene 分子式：C5H10相对分子量：70.08 结构式：危险品分类及编号：3.1类31003 1.2环戊烷物理常数表项目数据熔点℃-93.7 沸点（101.3KPa）℃49.3 相对密度（水=1）0.7454 相对密度（空气=1）2.42 折射率(20℃)1.4065 粘度(25℃)mPa.s0.416 表面张力(20℃)dynes/cm22.02 闪点℃-42 自燃点℃361 燃烧热kJ/mol3287.8 临界温度℃238.6 临界压力mPa4.52 蒸汽压(25℃)kPa40 爆炸范围(Vol)%1.1—8.3 蒸气压mmHg-10℃64.32 0℃106.62 第 2 页共 10 页

10℃169.50 20℃259.69 30℃385.10 40℃554.73 1.3危险特性环戊烷是无色透明、有刺激性气味的液体，不溶于水，能与醇、醚和苯类混溶；属低闪点，易燃、易爆的危险品，极易燃烧亦极易挥发，其蒸气能与空气形成爆炸性混合物，遇热及明火有燃烧爆炸的危险，其爆炸极限为1.1---8.3%(VOL%)，闪点为-42℃，环戊烷气态与空气的比重为2.4，一旦泄露应立即驱散、稀释；一旦发生火灾，应用干粉、二氧化碳或泡沫灭火器灭火。与强氧化剂接触易发生化学反应或引起燃烧、爆炸。环戊烷属低毒类，对皮肤粘膜有刺激作用，大量接触时能损伤皮肤，高浓度时有轻微麻醉作用。 1.4储运与包装槽罐贮存，建议使用地下储罐，若为地上储罐，则应加装水喷淋系统降温，尽量避免阳光直射。环戊烷若为桶装，则应储存于阴凉通风的易燃液体库房内，库房温度控制在26℃以下。运输时防止包装容器相互剧烈碰撞，且应轻装轻卸，严防包装破损和泄露，防止静电、火源，严禁与强氧化剂共同储存和配装。夏季运输避免高温日晒，必要时应采取降温措施。包装用铁桶，桶口严密不漏，桶皮厚度不小于1.2mm，每桶净重125kg—130kg。包装物外应标明物品的品名、规格、重量、生产日期、厂名、“易燃品”、“防火”、“小心轻放”、“勿倒置”等标志。 1.5库房保管第 3 页共 10 页

环戊烷储罐卸料安全操作规程(正式)

编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 环戊烷储罐卸料安全操作规程(正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-2228-40 环戊烷储罐卸料安全操作规程(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。一、设备安全注意事项 1.本设备的操作必须经严格、系统培训，经考试（书面及实际操作）合格后并取得设备操作证的操作工进行操作设备，未经培训的任何人员严禁操作设备。 2.不熟悉设备性能严禁操作设备、安全保护用品未佩带齐全严禁操作设备、未全部熟悉并掌握设备操作规程严禁操作设备。 3.现场专业技术人员和警戒人员有权阻止、纠正他人违章作业、冒险蛮干等不安全行为；有权拒绝不符合安全要求或违反规章制度的指挥、调度及按排。 4.所有进入卸料区域的人员禁止带通讯工具进入！必须在静电释放点进行身体静电释放的操作！ 5.开工前必须检查各控制柜前绝缘胶垫是否完整、

干燥。设备开动前必须先用测电笔检查设备是否有漏电现象。 6.设备在出现紧急情况时应按下红色急停开关，并关闭设备总电源，立即通知设备维修工进行处理，并通知相关管理人员和设备处人员，严禁擅自处理。 7.设备安全防护装置在任何情况下严禁以任何理由拆卸、毁损、短接或挪作它用，使安全保护设施失效。 8.食用或饮用降低注意力或精神恍惚的药品或饮料严禁操作设备。 9.实习生严禁在无班长或师傅监护下独自操作设备！ 10.严禁在工艺不成熟,不合理,操作时身体全部或部分需在设备自动运行时进入设备内部干予。 11.厂房漏水或者设备周围积水严禁开机工作。 12.各类润滑油及液体介质如遇撒漏，必须及时清擦，严禁在湿滑的环境中操作。 13.严禁将物品放入操作柜及操作台里，以免造成