甲烷水合物分解及自保护效应的分子动力学模拟

【摘要】：采用分子动力学(MD)方法,在温度T=240,260,280和300K的条件下模拟了Ⅰ型甲烷水合物晶体的分解过程.研究发现,水合物分解后将在相界面上形成一层"准液膜",准液膜中水分子的结构性质、空间取向和动力学性质均出现由"似晶"到"似液"的渐变过程.在水合物分解过程中,准液膜的存在对水分子和甲烷分子的扩散形成传质阻力.由于甲烷分子必须穿过准液膜才能进入气相,准液膜的传质阻力抑制了甲烷分子向气相的扩散过程,致使水合物的分解速率随之降低,从而产生自保护效应.当温度低于水的冰点时,准液膜中水分子的"似晶"程度较高,准液膜的传质阻力较大,自保护效应较明显.当温度高于水的冰点时,准液膜中水分子的"似液"程度较高,准液膜的传质阻力显著下降,水合物的自保护效应明显减弱. 【作者单位】： 中国科学院过程工程研究所多相反应重点实验室 中国科学院过程工程研究所多相反应重点实验室 中国科学院过程工程研究所多相反应重点实验室 中国科学院过程工程研究所多相反应重点实验室 中国科学院过程工程研究所多相反应重点实验室
【关键词】： 气体水合物 分解 自保护效应 分子动力学
【基金】：国家自然科学基金创新群体资助项目(批准号:20221603)
【分类号】：O621.2
【正文快照】： 天然气水合物是以甲烷为主的烃类气体与水在高压低温条件下形成的非化学计量的、外观似冰的包合物[1],当甲烷含量超过99.9%时又称为甲烷水合物.其中,水分子(主体分子)之间通过氢键相互作用构成晶穴,气体分子(客体分子)填充于晶穴中,主体分子与客体分子之间存在范德华相互作用

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