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利用2_45GHz微波分解管道固体水合物

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利用 _45GHz 微波 分解 管道 固体 水合物
资源描述:
  第 62 卷   第 1 期     化   工   学   报               1 月         2011研 究 论 文 利 用 2145 波 分 解 管 道 固 体 水 合 物何   松 1 , 2 , 3 , 梁 德 青 1 , 2 , 李 栋 梁 1 , 2 , 马 隆 龙 1 , 2(1 中 国 科 学 院 广 州 能 源 研 究 所 , 中 国 科 学 院 可 再 生 能 源 与 天 然 气 水 合 物 重 点 实 验 室 , 广 东 广 州 510640 ;2中 国 科 学 院 广 州 天 然 气 水 合 物 研 究 中 心 , 广 东 广 州 510640 ;3 中 国 科 学 院 研 究 生 院 , 北 京 100049)摘 要 : 针 对 油 气 生 产 输 运 管 线 中 的 水 合 物 堵 塞 问 题 , 利 用 2145 波 辐 射 , 分 别 进 行 了 甲 、 乙 、 丙 烷 混 合 气及 甲 烷 + 甲 基 环 己 烷 (水 合 物 体 系 在 竖 直 圆 管 中 的 定 容 消 解 实 验 。 微 波 辐 射 强 度 分 别 为 7198~ 60122 m - 2及 13165~ 94134 m - 2 , 甲 烷 + 合 物 体 积 含 量 2211 %~ 5514 %。 结 果 表 明 : 在 相 近 的 温 度下 , 微 波 法 相 比 常 规 管 道 加 热 法 所 需 解 堵 时 间 缩 短 50 %以 上 。 高 辐 射 强 度 下 , 孔 隙 液 态 水 可 协 同 微 波 加 快 水 合物 消 解 , 聚 集 水 则 可 能 形 成 热 阻 并 过 热 。 液 态 水 在 多 相 渗 流 作 用 下 动 态 分 布 , 是 影 响 微 波 作 用 效 果 的 主 要因 素 。      关 键 词 : 水 合 物 ; 分 解 ; 微 波中 图 分 类 号 : 3             文 献 标 志 码 : A 文 章 编 号 : 0438 - 1157 (2011) 01 - 0206 - 08of 145 2 ,3 , 2 , 2 , 2(1 y y d y 10640 , 2 f y d y 10640 , 3 y y B ei j 00049 , To in of in a 145 he of et 211 % — 5514 % ( he in t he 60122 m - 2 3165 — 94134 m - 2 1 at t he MW is is by 1 U t he of be h t he t he t he of t he t he is to be a he W 04 - 06 收 到 初 稿 , 2010 - 06 - 07 收 到 修 改 稿 。联 系 人 : 梁 德 青 。 第 一 作 者 : 何 松 ( 1983 — ) , 男 , 博 士 研究 生 。基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 ( 50676097 , 50876107) ;国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 项 目 (2009。 2010 - 04 - 061 L by t 50676097 , 50876107 ) , t 2009.© 1994   言天 然 气 水 合 物 俗 称 “ 可 燃 冰 ” , 被 认 为 是 2l 世纪 最 具 开 发 前 景 的 替 代 能 源 [ 1 ] 。 然 而 随 着 石 油 天 然气 工 业 的 快 速 发 展 , 特 别 是 20 世 纪 70 年 代 后 对 恶劣 环 境 油 气 藏 和 深 海 油 气 藏 的 开 发 , 以 及 高 压 低 温下 多 相 混 输 管 线 技 术 的 发 展 , 水 合 物 的 危 害 也 越 来越 严 重 , 管 道 中 水 合 物 沉 积 或 聚 集 到 一 定 程 度 就 会严 重 阻 碍 油 气 输 运 。 为 确 保 油 气 管 道 安 全 经 济 运行 , 如 何 消 除 和 防 治 管 道 水 合 物 生 成 已 成 为 亟 待 解决 的 关 键 技 术 问 题 , 目 前 每 年 需 要 大 量 的 资 金 和 附加 设 备 来 应 对 水 合 物 危 害 , 例 如 针 对 性 地 注 入 热 力学 抑 制 剂 或 新 兴 的 动 力 学 抑 制 剂 和 阻 聚 剂 。 然 而 由于 各 种 原 因 造 成 的 水 合 物 堵 塞 管 道 而 长 时 间 停 工 仍时 常 发 生 。 目 前 常 采 用 的 解 堵 方 法 是 降 压 法 , 降 压法 耗 时 长 , 可 能 造 成 安 全 事 故 以 及 产 生 更 难 消 除 的冰 。 加 热 管 线 的 方 法 同 样 存 在 堵 塞 位 置 难 以 确 定 的问 题 , 并 且 在 低 温 环 境 中 能 耗 巨 大 。 因 此 人 们 一 直在 寻 求 新 的 解 堵 办 法 , 这 其 中 就 有 利 用 微 波 (频 率013~ 300 电 磁 波 ) 进 行 油 气 管 道 水 合 物 解堵 和 抑 制 的 想 法 [ 223 ] 。目 前 对 于 管 道 中 水 合 物 分 解 的 研 究 基 本 集 中 在降 压 法 和 注 抑 制 剂 法 [427 ] , 针 对 微 波 热 激 分 解 的 研究 有 : 张 军 等 [8 ]进 行 了 10 波 水 合 物 解 堵 的定 性 实 验 研 究 , 微 波 频 率 为 非 工 业 频 率 , 限 制 了 管道 尺 寸 和 样 品 体 积 。 [9 ] 实 验 研 究 了2145 波 在 天 然 气 管 道 排 阻 的 应 用 , 结 果 显示 微 波 消 解 水 合 物 或 冰 块 的 速 率 远 高 于 环 境 加 热 ,解 堵 速 率 与 降 压 分 解 相 当 , 微 波 消 解 更 彻 底 。 但 实验 管 道 中 的 丙 烷 水 合 物 比 例 很 小 , 绝 大 部 分 为 自 由水 和 冰 , 他 们 同 时 指 出 了 研 究 其 能 效 的 必 要 性 。 10 ]进 行 了 2145 波 分 解 甲 烷 水 合 物 的 实 验研 究 , 受 反 应 容 器 尺 寸 限 制 , 微 波 作 用 效 果 有 限 。 [ 11 ]则 通 过 分 子 动 力 学 模 拟 , 认 为 在 微 波频 段 内 , 恒 温 恒 压 体 系 中 011~ 1 1的 场强 对 甲 烷 水 合 物 晶 体 并 没 有 明 显 影 响 。 因 此 利 用微 波 抑 制 和 消 解 天 然 气 水 合 物 应 主 要 依 靠 热效 应 。无 外 力 搅 拌 下 的 管 道 内 水 合 物 分 解 过 程 是 孔 隙内 多 相 渗 流 的 传 热 传 质 过 程 [5 ,12 ] , 微 波 加 热 具 有 穿透 性 、 选 择 性 等 特 征 , 各 组 分 的 介 电 差 异 同 样 影 响到 水 合 物 的 加 热 分 解 。 本 文 针 对 高 压 环 境 下 甲 、乙 、 丙 烷 三 元 混 合 气 水 合 物 体 系 及 甲 烷 + 液 态 烃 甲基 环 己 烷 (二 元 水 合 物 体 系 进 行 2145 定 容 解 堵 实 验 , 分 析 其 可 行 性 。1   实   验111   实 验 装 置 及 材 料实 验 装 置 如 图 1 所 示 , 微 波 源 功 率 0~ 700 可 调 , 微 波 由 列 波 导 输 送 到 竖 直 圆 管水 合 物 分 解 段 , 并 由 透 微 波 的 石 英 玻 璃 隔 离 。 耐 压圆 管 段 半 径 4 同 矩 圆 过 度 器 , 符 合 导 标 准 , 长 度 14193 略 大 于 1 个 波 长 。 控 温系 统 采 用 夹 套 水 浴 恒 温 方 式 , 最 外 围 有 隔 热 层 保护 。 通 过 定 向 耦 合 器 及 两 个 敏 功 率传 感 器 可 实 时 测 量 微 波 入 射 和 反 射 功 率 , 精 度± 6 %。 温 度 测 量 采 用 4 个 P 装 温 度 传 感器 , 精 度 ± 1 ℃ 。 压 力 测 量 使 用 航 天 部 702 所 6301式 压 电 压 力 传 感 器 , 精 度 ± 015 %。 所 测 数 据 均 由安 捷 伦 34970A 数 据 采 集 仪 记 录 。图 1   实 验 装 置 示 意 图 of MW 2 — 3 — 4 — 5 — t 6 — 7 — h ; 8 — 9 — 10 — 11 — P A , B , C, D) ; 12 — 13 — 哥 湾 及 里 海 均 发 现 富 含 乙 烷 和 丙 烷 的 合 物 气 藏 , 我 国 青 藏 冻 土 浅 层 的 天 然 气 组 成 约为 91113 %甲 烷 、 6154 %乙 烷 、 2133 %丙 烷 [13 ] 。 墨西 哥 湾 还 发 现 H 型 水 合 物 气 藏 。 在 甲 烷 气 中 混 入一 定 量 的 较 重 组 分 碳 氢 化 合 物 (如 乙 烷 、 丙 烷 及 部分 液 态 烃 )会 改 善 天 然 气 水 合 物 的 生 产 条 件 。 本 文选 择 甲 、 乙 、 丙 烷 三 元 气 体 体 系 和 甲 烷 + 液 态 烃 元 体 系 为 碳 氢 源 , 实 验 材 料 见 表 1。·702·  第 1 期     何 松 等 : 利 用 2145 波 分 解 管 道 固 体 水 合 物© 1994   实 验 所 用 试 剂   in 919 % 1 921 03 % ,196 % ,1 01 %8 %(8 %( 实 验 步 骤 及 方 法首 先 静 态 合 成 水 合 物 , 将 配 制 好 的 溶 液 注 入 反应 釜 内 [混 合 气 实 验 为 150 00μ g · L - 1十 二 烷基 硫 酸 钠 ( 水 溶 液 , 验 为150 00μ g · L - 1 溶 液 + 3715 ,洗 气 后 充 入 实 验 用 气 至 指 定 压 力 。 开 启 循 环 水 浴 降温 , 通 过 石 英 玻 璃 观 察 固 态 水 合 物 逐 渐 生 成 。 连 接微 波 管 道 段 后 即 可 进 行 微 波 消 解 。 为 管 道 安 全 考虑 , 实 验 气 体 隔 离 在 耐 高 压 的 水 合 物 圆 管 分 解 段 ,保 持 定 容 (0175 L) 。表 2 中 , 实 验 天 然 气 管 道 水 合物 分 解 实 验 。 其 中 分 解 至 约 80 %时 停 止 辐射 , 利 用 系 统 余 热 分 解 剩 余 水 合 物 。 的 是 初 始 在 零 度 以 下 的 气 2冰 2水 合 物 体 系 情况 , 如 在 冻 土 带 、 陆 上 低 温 环 境 及 节 流 降 温 后 管 道中 的 堵 塞 情 况 。 多 相 混 输 管 路 中 的 水 合 物 生 成 、 聚集 和 堵 塞 机 制 复 杂 , 安 全 流 动 和 发 生 堵 塞 的 临 界 水表 2   微 波 消 解 天 然 气 水 合 物 实 验 条 件   of W 0/ ℃ · m - 2 x h/ % 3110 07198 6178 — 3116 13162 6176 — 3113 25152 6195 — 3103 60122 6171 — 10 2148 12136 6141 — 10 2160 32170 6160 — 2182 13165 4129 2718 2182 28179 4108 2211 2178 36151 4143 2915 2168 54107 4114 2419 2143 94134 3198 2619 2166 40179 5116 5017 2163 78120 5145 5514合 物 体 积 含 量 视 不 同 的 工 况 和 工 质 而 定 , 实 验 得 到的 安 全 流 动 临 界 体 积 含 量 (浆 状 向 泥 状 转 变 ) 约10 %~ 50 %[14215 ] 。 身 不 能 单 独 形 成 水 合物 , 由 消 耗 或 释 放 的 甲 烷 量 结 合 H 型 水 合 物 水 合数 可 得 到 转 化 成 水 合 物 的 水 量 , 进 而 得 到 水 合 物 体积 含 量 (不 是 有 效 固 体 含 量 ) , 体积 含 量 为 2211 %~ 2915 % , 5017 %~ 5514 %。 通 过 气 体 状 态 方 程 计 算 分解 进 度 , 水 合 物 相 平 衡 温 度 由 范 德 瓦 尔 2普 朗 特 模型 预 测 。 微 波 平 均 辐 射 强 度 以 实 际 吸 收 功 率 计 算 。2   结 果 与 讨 论211   三 元 混 合 气 水 合 物 体 系温 度 是 常 规 间 壁 加 热 分 解 水 合 物 的 主 要 影 响 因素 [16217 ] , 提 高 管 壁 温 度 可 以 得 到 更 大 的 导 热 速 率 ,但 从 能 效 和 安 全 考 虑 , 又 应 避 免 过 高 的 加 热 温 度 。图 2 反 映 了 一 组 通 过 水 浴 加 热 管 壁 分 解 混 合 气 水 合物 的 对 比 实 验 , 升 温 速 率 约 1 ℃ · 1 , 稳 定 加热 温 度 23 ℃ (高 于 终 压 615 的 相 平 衡 温 度 18 ℃ ) 。 随 着 管 内 温 度 的 升 高 , 导 热 速 率 降低 , 水 合 物 分 解 变 缓 。图 2   间 壁 加 热 分 解 混 合 气 水 合 物 进 程 of by 反 映 了 微 波 混 合 气 水 合 物 进 程 , 水 合 物 在微 波 作 用 下 得 以 持 续 地 气 化 分 解 直 至 彻 底 消 除 。 其中 实 验 分 解 至 80 %时 关 闭 微 波 , 利 用 系 统余 热 分 解 剩 余 水 合 物 , 分 解 速 率 并 没 有 明 显 降 低 。初 温 为 - 10 ℃ 水 合 物 / 冰 体 系 在 经 历 了 一 段 升 温 期后 开 始 分 解 。 随 着 微 波 辐 射 强 度 的 增 大 , 水 合 物 的分 解 时 间 由 50 短 至 15 说 明 辐 射 强 度为 控 制 因 素 。降 压 分 解 水 合 物 过 程 一 般 被 看 作 受 传 热 控制 [5 ] , 反 应 温 度 在 水 合 物 相 平 衡 温 度 和 环 境 热 源 温·802· 化   工   学   报     第 62 卷  © 1994 。 微 波 法 分 解 水 合 物 属 于 强 化 热 激 方 式 , 主动 提 供 分 解 热 同 时 还 可 以 提 高 反 应 温 度 , 分 解 动 力学 因 素 受 到 热 激 强 化 并 耦 合 到 反 应 过 程 中 [18 ] , 而一 般 希 望 反 应 区 温 度 在 控 制 的 范 围 内 。 图 4 为 微 波加 热 进 程 中 几 个 特 征 时 刻 的 水 合 物 体 系 平 均温 度 。       组 实 验 中 , 水 合 物 体系 温 度 随 辐 射 强 度 提 高 而 增 大 , 分 解 末 期 温 度 相近 。 相 比 图 2 的 管 壁 加 热 , 相 近 或 更 低 的 始 末 温 度下 , 消 解 90 %水 合 物 所 用 时 间 分 别 缩 短 到 50 %、30 %及 20 %。使 化 学 反 应 体 系 保 持 相 同 的 反 应 初 始 状 态 和 结束 状 态 (特 征 物 理 量 为 温 度 ) , 是 验 证 微 波 加 热 特殊 效 应 的 实 验 手 段 之 一 [19 ] , 但 问 题 是 无 法 保 证 反应 过 程 经 历 完 全 相 同 的 温 度 和 时 间 状 态 。 水 合 物 分解 为 吸 热 反 应 , 动 力 学 过 程 对 温 度 敏 感 , 提 高 过 程中 的 实 际 反 应 温 度 不 仅 增 大 反 应 速 率 常 数 , 也 增 大反 应 驱 动 力 (相 平 衡 逸 度 与 实 际 逸 度 差 值 ) [20 ] , 特别 是 水 合 物 相 平 衡 曲 线 的 非 线 性 特 征 在 高 温 时 尤 其明 显 (相 同 温 差 可 以 获 得 更 大 的 反 应 驱 动 力 ) [18 ] 。所 以 高 辐 射 强 度 下 的 微 波 体 积 加 热 使 水 合 物 晶 体 表面 迅 速 达 到 并 经 历 较 高 反 应 温 度 可 显 著 提 高 反 应 速率 和 吸 热 速 率 , 这 也 是 微 波 加 热 相 比 常 规 加 热 的 特点 之 一 。更 高 辐 射 强 度 的 实 验 后 半 段 由 于 水 合物 比 例 的 减 少 而 体 系 明 显 过 热 。 实 验 下 , 初 始 极 性 液 态 水 的 减 少 以 及 冰 的 融 化 吸 热使 体 系 表 观 温 度 相 对 变 低 。 总 体 上 , 体 系 显 著 的 升温 和 汽 化 使 整 体 分 解 速 率 与 辐 射 强 度 偏 离 线 性 正 比关 系 (图 5) 。图 5   实 验 合 物 平 均 消 解 速 率 of 及 图 4 反 映 出 实 验 气 2冰 2水 合 物 体 系 存 在 一 个 零 度 以 下 的 缓 慢 升 温 过 程 , 这是 由 于 冰 晶 和 水 合 物 晶 体 中 极 性 水 分 子 受 到 规 则 的氢 键 作 用 束 缚 (实 际 应 用 的 微 波 光 量 子 能 远 小 于 氢键 键 能 ) , 抑 制 了 其 在 微 波 场 中 的 偶 极 旋 转 [21 ] , 协同 作 用 弱 。 同 时 说 明 在 排 除 微 波 热 效 应 时 , 混 合 气水 合 物 在 微 波 场 中 保 持 稳 定 , 这 与 I 型 甲 烷 水 合 物模 拟 结 果 相 同 [ 11 ] 。 冰 的 融 化 和 水 合 物 的 分 解 则 几乎 同 时 开 始 , 此 后 提 高 辐 射 强 度 可 以 加 速 冰 晶 融 化及 体 系 升 温 , 辐 射 强 度 仍 为 控 制 因 素 , 与 常 规 换 热提 高 热 源 温 度 作 用 类 似 [17 ] 。 对 比 相 近 辐 射 密 度 下的 实 验 解 时 间 更 长 。 对 比相 近 分 解 时 间 的 实 验 射 强度 更 大 , 因 为 冰 融 化 需 吸 收 热 量 。水 浴 加 热 条 件 下 , 冰 的 数 量 和 形 态 对 水 合 物 分解 规 律 影 响 很 大 [17 ,22223 ] , 冰 的 存 在 可 能 提 高 导 热 速率 , 也 可 能 成 为 水 合 物 分 解 动 力 的 抑 制 因 素 [22 ] 。本 文 中 大 量 亲 水 性 水 合 物 形 成 多 孔 介 质 主 体 , 剩 余水 在 毛 细 作 用 下 包 裹 在 多 孔 的 水 合 物 表 面 并 被 冷 冻结 冰 , 成 为 固 态 介 质 一 部 分 。 液 态 水 产 生 于 冰 的 融化 和 水 合 物 晶 体 的 分 解 , 并 在 微 波 场 中 优 先 吸 收 微波 能 形 成 相 对 高 温 , 促 进 冰 晶 和 水 合 物 晶 体 的 进 一·902·  第 1 期     何 松 等 : 利 用 2145 波 分 解 管 道 固 体 水 合 物© 1994 , 这 与 由 外 至 内 的 热 传 导 机 制 存 在 差 异 , 因此 , [17 ]观 察 到 的 融 冰 阶 段 的 温 度 和 分 解 缓冲 现 象 在 微 波 加 热 条 件 下 并 不 明 显 。 这 里 的 初 始 冰在 作 为 冷 源 同 步 消 耗 热 量 的 同 时 , 主 要 通 过 改 变 极性 液 态 水 的 比 例 和 产 率 影 响 微 波 加 热 规 律 。212   液 态 烃 水 合 物 体 系图 6 为 不 同 体 积 含 量 和 辐 射 强 度 下 合 物 的 微 波 消 解 曲 线 。 首 先 分 析 低 体 积 含量 情 况 , 辐 射 强 度 由 13165 m - 2提 升至 28179 m - 2 后 消 解 效 果 显 著 改 善 ,原 因 是 在 初 始 非 水 合 物 相 比 例 高 的 情 况 下 , 较 低 的辐 射 强 度 难 以 形 成 高 温 下 水 合 物 快 速 分 解 的 动 力 学条 件 , 图 5 和 图 6 显 示 出 在 I 区 内 增 大 辐 射 强 度 对消 解 进 程 中 及 整 体 速 率 均 有 提 高 。 而 当 辐 射 强 度 提升 至 后 , 水 合 物 的 整 体 消 解 速 率 出 现 平 台 ,由 图 6 可 以 看 到 , 提 高 的 辐 射 强 度 只 增 大 了 初 期 的消 解 速 率 , 微 波 在 中 后 期 主 要 加 热 体 系 造 成 过 热 ,而 消 解 速 率 没 有 显 著 提 高 。 继 续 增 大 辐 射 强 度 至94134 m - 2 时 , 消 解 平 台 期 越 过 , 原 因 是 分解 动 力 学 上 的 非 线 性 特 点 使 初 期 高 速 分 解 比 例 增大 , 约 占 总 消 解 量 的 75 % , 后 期 经 历 的 迟 缓 分 解段 影 响 相 对 变 小 。图 7 反 应 了 高 体 积 分 数 实 验 进 程 中 温 度 变 化 , T′ e~ T″ e 为 216~ 514 合 物 相 平 衡 温 度 区 间 。 在78120 m - 2 辐 射 强 度 下 , 虽 然 初 期 的 高 速 分解 段 获 得 约 20 %的 体 积 消 解 量 , 但 只 占 总 消 解 量的 36 % , 中 后 期 长 时 间 的 强 辐 射 导 致 水 / 油 混 合 相过 热 严 重 , 但 最 终 由 于 高 温 度 梯 度 和 分 解 动 力 学 上的 非 线 性 特 点 再 次 促 进 分 解 , 这 与 上 述 混 合 气 况 相 似 。图 7   实 验 度 化 微 波 特 殊 效 应 的 实 验 手 段 还 有 保 持 同 一 恒温 反 应 条 件 [19 ] , 但 问 题 仍 在 于 对 温 度 的 控 制 方 法上 , 反 应 热 使 局 部 的 热 点 或 冷 点 难 以 准 确 测 量 [24 ] 。水 合 物 静 态 热 激 分 解 过 程 就 存 在 这 个 问 题 , 水 合 物晶 体 表 面 的 实 际 反 应 温 度 在 多 种 因 素 影 响 下 存 在 不确 定 性 [ 12 ,25 ] , 宏 观 上 和 水 合 物 颗 粒 表 面 微 观 上 的热 阻 会 使 实 际 反 应 温 度 低 于 表 观 测 量 温 度 (高 速 搅拌 被 用 在 恒 温 体 系 中 少 量 水 合 物 的 分 解 动 力 学 研 究上 , 以 获 得 准 确 反 应 温 度 [20 ] ) 。 液 态 水 在 微 波 频 段下 的 介 电 损 耗 远 大 于 非 极 性 水 合 物 晶 体 和 冰 晶 , 微波 应 首 先 在 液 态 水 中 实 现 能 量 转 换 , 因 此 水 / 油 混合 相 的 动 态 分 布 以 及 与 水 合 物 颗 粒 间 的 换 热 速 率 将直 接 影 响 到 微 波 作 用 规 律 和 效 果 。 一 方 面 , “ 核 态沸 腾 ” 换 热 模 式 [26 ] 及 微 波 场 的 体 积 加 热 特 征 都 促进 了 水 合 物 颗 粒 表 面 的 换 热 , 然 而 如 果 发 展 到 “ 膜态 沸 腾 ” 或 者 存 在 非 极 性 烃 “ 膜 状 凝 结 ” , 水 合 物表 面 热 阻 就 会 明 显 增 大 , 形 成 冷 点 。 另 一 方 面 , 孔隙 水 / 油 在 产 气 压 力 驱 动 下 再 分 布 , 孔 隙 水 被 非 极性 烷 烃 大 量 取 代 处 加 热 性 能 骤 减 , 而 液 态 水 聚 集 处可 能 存 在 微 波 聚 集 效 应 , 导 致 水 合 物 颗 粒 周 围 有 效热 源 减 少 , 这 需 要 具 体 分 析 水 合 物 / 场 强 分 布 和 水 /油 混 合 相 的 动 态 生 成 和 渗 流 情 况 。 这 两 方 面 分 别 从微 观 和 宏 观 上 产 生 热 阻 , 本 质 上 均 是 水 合 物 颗 粒 分·012· 化   工   学   报     第 62 卷  © 1994 。 这 些 阻 碍 水 合 物 相 分 解 的 热 阻增 大 的 同 时 , 其 自 身 明 显 升 温 和 气 化 。 因 此 , 图 5中 Ⅱ 区 分 解 初 期 应 为 孔 隙 水 协 同 微 波 体 积 加 热 的 热点 制 造 期 , 随 后 在 产 气 驱 动 下 , 热 阻 影 响 变 得 显著 , 为 冷 点 (相 对 的 ) 制 造 期 。 Ⅲ 区 分 解 则 由 于 水合 物 分 解 动 力 学 上 的 非 线 性 特 点 而 整 体 再 次 提 速 。Ⅰ 区 的 分 解 也 经 历 类 似 的 过 程 , 只 是 整 体 上 更 需 要提 高 辐 射 强 度 以 获 得 反 应 温 度 。对 于 乳 化 悬 浮 液 体 系 , 微 波 还 存 在 破 乳 和 降 黏作 用 , 油 包 水 合 物 包 水 体 系 的 微 波 加 热 分 解 则 可 能存 在 颗 粒 内 部 加 热 并 破 裂 的 现 象 , 这 些 都 需 要 进 一步 的 研 究 。213   可 行 性 分 析目 前 认 为 影 响 解 堵 的 因 素 有 水 合 物 类 型 、 孔 隙率 、 孔 隙 中 的 工 质 等 , 对 于 不 同 的 解 堵 方 式 主 要 影响 因 素 不 同 。 如 降 压 解 堵 主 要 考 虑 不 同 类 型 水 合 物的 分 解 热 、 相 平 衡 条 件 及 孔 隙 率 , 以 便 对 传 热 速 率和 分 解 时 间 作 出 估 计 [4 ,27 ] 。 注 热 力 学 抑 制 剂 法 则 主要 需 解 决 不 同 条 件 下 的 传 质 问 题 , 作 用 效 果 有 较 强的 针 对 性 [6 ,7 ] 。 高 温 (90~ 95 ℃ ) 加 热 棒 在 无 法 获得 可 观 的 加 热 面 积 时 , 解 堵 时 间 也 无 法 保 证 [7 ] 。 微波 加 热 法 同 样 存 在 其 作 用 条 件 和 主 要 影 响 因 素 。首 先 是 管 线 尺 寸 必 须 符 合 微 波 传 播 条 件 , 与 微波 频 率 匹 配 , 这 在 文 献 [ 9 ]中 已 有 说 明 。 其 次 是 穿透 深 度 问 题 , 水 合 物 体 系 吸 收 的 体 积 功 率 以用 式 (1) 表 示 ω ε 0ε
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