《低濃度煤層氣的水合物法提純理論》系統(tǒng)地論述了氣體水合物法提純低濃度煤層氣的實驗與理論研究結果，以及水合物法提純低濃度煤層氣的新研究進展。
《低濃度煤層氣的水合物法提純理論》共分6章，分別為緒論、氣體水合物及其應用基礎、低濃度煤層氣的水合物法提純理論、溶液攪拌體系的提純實驗研究、多孔介質體系的提純實驗研究、水合物法提純低濃度煤層氣的?經濟分析，內容囊括了著者所在的教育部創(chuàng)新研究團隊和氣體水合物課題組近10年的研究成果。
《低濃度煤層氣的水合物法提純理論》適合從事非常規(guī)能源（煤層氣、天然氣水合物、頁巖氣）開發(fā)利用以及氣體水合物科學研究的科研人員、工程技術人員、高等院校教師、研究牛、高年級本科生參考和閱讀。
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20世紀80年代全球出現(xiàn)了大規(guī)模研究、探測天然氣水合物資源的熱潮，天然氣水合物作為一種儲量巨大的非常規(guī)能源，引起了各國政府和科研人員的廣泛關注，從而推動了氣體水合物基礎研究的快速發(fā)展。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)氣體水合物技術在煤層氣提純、C02捕集、天然氣固態(tài)儲運、儲氫、海水淡化、空調蓄冷等領域具有廣闊的應用前景。因此，氣體水合物成為能源、資源、環(huán)境等領域的一個研究熱點。
煤層氣是一種清潔優(yōu)質的非常規(guī)能源，我國煤層氣資源豐富。我國每年開采的煤層氣以低濃度煤層氣為主，但是現(xiàn)階段對低濃度煤層氣利用技術的研究還處于探索階段，方法各有利弊。本書主要介紹了作者所在的課題組和教育部創(chuàng)新研究團隊近10年來在氣體水合物法提純低濃度煤層氣方面的理論與實驗研究成果，希望對低濃度煤層氣利用技術的發(fā)展起到一定的推動作用。全書內容包括緒論、氣體水合物及其應用基礎、低濃度煤層氣的水合物法提純理論、溶液攪拌體系的提純實驗研究、多孔介質體系的提純實驗研究、水合物法提純低濃度煤層氣的炯經濟分析，側重介紹在相平衡熱力學、反應動力學方面的基礎研究工作，可作為從事非常規(guī)能源開發(fā)利用以及氣體水合物科學研究的科技人員的參考書。
本書是集體智慧的結晶和共同努力的成果。鐘棟梁教授負責全書的撰寫工作，研究生王文春參與撰寫第1、6章，李政、易達通、易潔、葛彬彬參與撰寫第2章，丁坤、嚴瑾參與撰寫第3、4章，王宇睿、鄒鎮(zhèn)林參與撰寫第5章，吳思彥參與撰寫第6章。鮮學福院士、盧義玉教授對本書的撰寫提供了許多寶貴的意見，姜德義教授、姜永東教授、葛兆龍副教授、湯積仁副教授、夏彬偉副教授、周軍平副教授、嚴瑾老師、卿勝蘭老師為研究工作的開展提供了重要幫助，在此對他們表示感謝。研究生葉洋、孫棟軍、何雙毅、王家樂等在課題組期間為本書提供了許多很好的素材，在此也向他們表示感謝。感謝煤礦災害動力學與控制國家重點實驗室（重慶大學）、教育部創(chuàng)新團隊（IRT_17R112、IRT13043）、國家自然科學基金（51676021、51006129）對本書出版的大力支持。
由于時間有限、作者知識和水平有限，書中疏漏在所難免，懇請讀者批評指正并提出寶貴意見。
鐘棟梁，1980年出生，江蘇鎮(zhèn)江人，博士、教授、博士生導師。2003年在上海海事大學本科畢業(yè)，2008年在上海理工大學獲博士學位，2009年重慶大學博士后，2011年加拿大不列顛哥倫比亞大學（uBc）博士后。主要從事非常規(guī)天然氣高效利用、氣體水合物技術、CO2集、儲能技術、制冷空調節(jié)能技術方向的應用基礎研究。在國際能源期刊發(fā)表SCI論文25篇（首作者或通訊作者）、ESI高被引論文3篇，SCI他引300余次；擔任國際期刊International Journal of Oil， Gas and Coal Engineering編委；擔任Applied Energy、Energy、Fuel、Journal of Natural Gas Science & Engineering、Journal of Petroleum Science & Engineering等23種國際期刊審稿人；擔任國際會議分會主席2次、受邀作國際會議主題報告10次；主持國家自然科學基金等省部級以上項目9項，主研教育部創(chuàng)新團隊項目1項。擔任煤礦災害動力學與控制國家重點實驗室研究骨干、美國化學會會員、中國制冷學會高級會員、中國電機工程學會會員，被評為“中國制冷學會優(yōu)秀青年科技工作者”、江蘇省“雙創(chuàng)計劃”人選、重慶大學“十佳優(yōu)秀青年教師”。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 煤層氣資源概況 1
1.1.1 煤層氣資源 1
1.1.2 煤層氣開發(fā)與利用現(xiàn)狀 2
1.2 低濃度煤層氣的利用方法 4
1.2.1 燃燒發(fā)電 4
1.2.2 分離與提純 5
1.3 前景與展望 9
主要參考文獻 10
第2章 氣體水合物及其應用基礎 12
2.1 引言 12
2.2 氣體水合物的結構與性質 16
2.2.1 氣體水合物的結構 16
2.2.2 氣體水合物的性質 18
2.2.3 多元氣體水合物 19
2.3 氣體水合物基礎研究現(xiàn)狀 20
2.3.1 相平衡熱力學研究 20
2.3.2 水合物生成動力學研究 25
2.3.3 水合物分解動力學研究 32
2.4 氣體水合物應用技術 34
2.4.1 天然氣水合物資源開采 34
2.4.2 天然氣固態(tài)儲運 44
2.4.3 混合氣體分離 44
2.4.4 海水淡化 47
2.4.5 空調蓄冷 51
主要參考文獻 53
第3章 水合物法提純低濃度煤層氣的熱力學和動力學理論 59
3.1 煤層氣的水合物法提純原理 59
3.2 水合物法提純的熱力學理論 60
3.2.1 純水體系的理論預測 60
3.2.2 添加劑體系的理論預測 65
3.2.3 相平衡實驗測試 78
3.3 水合物法提純的動力學理論 91
3.3.1 乳化液滴生成水合物的動力學模型 91
3.3.2 宏觀動力學評價 103
主要參考文獻 105
第4章 溶液攪拌體系的提純實驗研究 108
4.1 實驗裝置 108
4.1.1 氣體水合物高壓實驗裝置 108
4.1.2 高壓顯微可視實驗裝置 110
4.1.3 高壓差示微量熱掃描儀 111
4.2 實驗材料 112
4.3 實驗方法與實驗步驟 113
4.3.1 相平衡實驗步驟 113
4.3.2 動力學實驗步驟 113
4.3.3 HP-MicroDSC的實驗步驟 114
4.4 TBAB溶液體系的提純實驗研究 115
4.4.1 過冷度對CH4回收率的影響 115
4.4.2 反應模式對CH4回收率的影響 117
4.5 TBAC溶液體系的提純實驗研究 120
4.5.1 TBAC濃度對低濃度煤層氣提純特性的影響 120
4.5.2 過冷度對低濃度煤層氣提純特性的影響 124
4.5.3 表面活性劑對低濃度煤層氣提純特性的影響 125
4.6 THF溶液體系的提純實驗研究 130
4.6.1 攪拌體系的動力學特性 130
4.6.2 THF溶液攪拌體系的水合物生成過程 132
4.6.3 THF+SDS溶液攪拌體系的水合物生成過程 133
4.6.4 SDS對氣體消耗量的影響 134
4.6.5 CH4回收率與提純效率 136
4.7 CP溶液體系的提純實驗研究 137
4.7.1 CP溶液體系的反應動力學條件 137
4.7.2 壓力對CH4回收率的影響 137
4.7.3 CP濃度對CH4回收率的影響 139
4.7.4 低濃度煤層氣的二級水合分離 140
4.8 油包水乳化液體系的提純實驗研究 142
4.8.1 油包水乳化液的配置 142
4.8.2 油包水乳化液的穩(wěn)定性分析 143
4.8.3 油包水乳化液體系的煤層氣提純結果與討論 145
4.9 石墨納米流體內的提純實驗研究 150
4.9.1 低濃度煤層氣在石墨納米流體內的水合物生長形態(tài) 150
4.9.2 石墨納米流體體系的CH4提純效率 152
主要參考文獻 152
第5章 多孔介質體系的提純實驗研究 154
5.1 實驗裝置 154
5.2 實驗樣品 154
5.3 實驗方法與步驟 155
5.3.1 溶液配制與材料準備 155
5.3.2 水合物生成動力學實驗步驟 156
5.4 石英砂體系的動力學特性 158
5.4.1 石英砂/THF體系的水合物生成過程 160
5.4.2 石英砂+THF+SDS體系的水合物生成過程 160
5.4.3 表面活性劑SDS對誘導時間的影響 161
5.4.4 表面活性劑SDS對氣體消耗量的影響 162
5.5 煤炭顆粒體系的動力學特性 163
5.5.1 煤炭顆粒體系的實驗結果與討論 165
5.5.2 煤炭顆粒體系的吸附-水合反應過程 166
5.5.3 不同飽和度對煤層氣分離特性的影響 168
5.5.4 吸附-水合反應的實驗驗證 170
5.6 不同體系的低濃度煤層氣分離結果比較 172
5.6.1 氣體消耗量的比較 173
5.6.2 氣體消耗速率的比較 174
5.6.3 CH4回收率與提純效率的比較 174
主要參考文獻 175
第6章 水合物法提純低濃度煤層氣的 經濟分析 176
6.1 引言 176
6.2 系統(tǒng)描述與簡化 176
6.3 經濟分析理論與方法 178
6.4 煤層氣提純過程的計算與分析 180
6.5 CH4回收率對效率的影響 182
6.6 煤層氣提純過程的?經濟分析 184
主要參考文獻 186
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