甲烷(wan)水合物微观形(xing)成过程(cheng)模拟(ni)反应装置，采(cai)用分子(zi)动(dong)力(li)学模拟(ni)方法研(yan)究(jiu)湿(shi)ZIF-8及ZIF-67床层的(de)天(tian)然(ran)气(qi)存储(chu)机理。通过(guo)模拟(ni)湿(shi)ZIF-8及ZIF-67床层中甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)(wan)水(shui)合(he)(he)(he)物(wu)的(de)成核(he)及生(sheng)长(zhang)(zhang)过(guo)程(cheng)，探究(jiu)两种MOF材料(liao)对(dui)水(shui)合(he)(he)(he)物(wu)的(de)影(ying)响规(gui)律，并(bing)进(jin)一步深入床层中的(de)吸附-水(shui)合(he)(he)(he)协作及竞争机理。研(yan)究(jiu)结果发现：与(yu)ZIF-67相比(bi)，ZIF-8材料(liao)对(dui)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)(wan)分子(zi)的(de)吸附能力(li)更强(qiang)，最终(zhong)会(hui)诱(you)导更多的(de)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)(wan)和水(shui)分子(zi)转化为(wei)(wei)(wei)水(shui)合(he)(he)(he)物(wu)，有助于(yu)吸附-水(shui)合(he)(he)(he)耦(ou)合(he)(he)(he)储(chu)存天(tian)然(ran)气(qi)。但(dan)是与(yu)此同时(shi)，ZIF-8对(dui)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)(wan)的(de)吸附作用亦会(hui)通过(guo)促(cu)进(jin)溶(rong)液中的(de)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)(wan)分子(zi)向(xiang)ZIF-8固体(ti)表面运移并(bing)聚集成纳米气(qi)泡，从而降低溶(rong)液中甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)(wan)浓度、削弱水(shui)合(he)(he)(he)物(wu)形成驱动(dong)力(li)、显著(zhu)延长(zhang)(zhang)水(shui)合(he)(he)(he)物(wu)的(de)生(sheng)长(zhang)(zhang)时(shi)间。ZIF-67对(dui)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)(wan)分子(zi)稍(shao)弱的(de)吸引(yin)力(li)可在不明显降低溶(rong)液中甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)(wan)浓度的(de)基础(chu)上，通过(guo)促(cu)进(jin)水(shui)和甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)(wan)分子(zi)的(de)运移及自组装行为(wei)(wei)(wei)从而加速水(shui)合(he)(he)(he)物(wu)的(de)快速成核(he)及生(sheng)长(zhang)(zhang)，但(dan)是体(ti)系最终(zhong)的(de)水(shui)和甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)(wan)(wan)转化为(wei)(wei)(wei)水(shui)合(he)(he)(he)物(wu)的(de)比(bi)例(li)会(hui)明显低于(yu)湿(shi)ZIF-8固定(ding)床体(ti)系，即其吸附-水(shui)合(he)(he)(he)耦(ou)合(he)(he)(he)天(tian)然(ran)气(qi)存储(chu)效(xiao)果要略差于(yu)湿(shi)ZIF-8床层体(ti)系。

甲烷水合物(wu)微观生长过程：

黄色(se)(se)球体—甲烷分子；红色(se)(se)—已形(xing)成的水(shui)合物笼状结构(gou)；绿(lv)色(se)(se)—新形(xing)成的水(shui)合物笼子

通过(guo)(guo)对(dui)比湿ZIF-8及(ji)湿ZIF-67固定(ding)床体系中水(shui)合(he)物的(de)(de)微(wei)观(guan)动力(li)学生(sheng)成(cheng)过(guo)(guo)程及(ji)平衡状态，可(ke)以得出：具有优异甲烷吸附性(xing)能(neng)的(de)(de)材(cai)料(liao)可(ke)表(biao)现出更好(hao)的(de)(de)吸附-水(shui)合(he)耦合(he)天(tian)然(ran)气存储效(xiao)果，但(dan)是同时可(ke)能(neng)亦会对(dui)水(shui)合(he)物生(sheng)成(cheng)动力(li)学方面(mian)起到一(yi)定(ding)的(de)(de)负面(mian)作用。因此，在后续进一(yi)步筛(shai)选适用于吸附-水(shui)合(he)耦合(he)天(tian)然(ran)气存储技术的(de)(de)多孔材(cai)料(liao)的(de)(de)过(guo)(guo)程中，建议从(cong)干材(cai)料(liao)自身的(de)(de)天(tian)然(ran)气吸附特性(xing)及(ji)固定(ding)床整体的(de)(de)水(shui)合(he)物生(sheng)成(cheng)动力(li)学两方面(mian)进行综合(he)考量。

气(qi)(qi)(qi)体(ti)水(shui)(shui)合物是由(you)水(shui)(shui)和(he)(he)气(qi)(qi)(qi)体(ti)组成的晶体(ti)状包络化合物，是·类由(you)许多低(di)分(fen)(fen)子质量的气(qi)(qi)(qi)体(ti)，如石(shi)油(you)和(he)(he)天然气(qi)(qi)(qi)组分(fen)(fen)中 C~C的轻、二(er)氧化碳、硫(liu)化氢、环氧之烷、四氢味喃以及某些惰(duo)性气(qi)(qi)(qi)体(ti)，在低(di)温(wen)高压条件下(xia)与(yu)水(shui)(shui)形成的具有笼形结构的冰状晶体(ti)，称(cheng)为(wei)笼形水(shui)(shui)合物 (Clathrate Hydrates)，简称(cheng)水(shui)(shui)合物。

水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)的(de)(de)生长和(he)分(fen)(fen)(fen)解规律对开发海(hai)洋天(tian)然气水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)资源(yuan),实(shi)现深(shen)水(shui)天(tian)然气水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)气液固(gu)多相(xiang)管道输送都具有重(zhong)要意义。为(wei)了进一(yi)步揭示(shi)水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)的(de)(de)生长和(he)分(fen)(fen)(fen)解特性,本(ben)文(wen)采用高压全透明(ming)反应釜(fu)装(zhuang)置(zhi),进行了温度0～30℃、压力3.35～8.16MPa和(he)搅拌速率200～1000r/min范(fan)围(wei)内的(de)(de)16组甲烷水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)生长和(he)分(fen)(fen)(fen)解动力学实(shi)验(yan)研究。结(jie)果(guo)表(biao)明(ming):实(shi)验(yan)过程可分(fen)(fen)(fen)为(wei)水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)诱导期(qi)、快速生长期(qi)、缓慢(man)生长期(qi)以及(ji)(ji)分(fen)(fen)(fen)解期(qi)这4个阶(jie)段。在水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)快速生长阶(jie)段,获(huo)得了温度、压力、搅拌电机扭矩和(he)水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)生长速率随(sui)时间的(de)(de)变化(hua)(hua)规律,观(guan)察(cha)到了水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)颗(ke)(ke)粒的(de)(de)均相(xiang)和(he)非均相(xiang)分(fen)(fen)(fen)布状态(tai)(tai)。通(tong)过加(jia)热促使(shi)水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)分(fen)(fen)(fen)解,揭示(shi)了分(fen)(fen)(fen)解阶(jie)段温度、压力和(he)分(fen)(fen)(fen)解速率等关键参数的(de)(de)变化(hua)(hua)规律以及(ji)(ji)水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)块的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)解形态(tai)(tai)。分(fen)(fen)(fen)析表(biao)明(ming),水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)颗(ke)(ke)粒的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)布状态(tai)(tai)与水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)浆液的(de)(de)流动性直接相(xiang)关;水(shui)合(he)(he)(he)(he)物(wu)块的(de)(de)静态(tai)(tai)分(fen)(fen)(fen)解过程受(shou)到分(fen)(fen)(fen)解气传质控(kong)制。