【本站訊】近日，由我院鍾傑教授為第一作者，王誌遠教授和材料科學與工程學院張軍教授為通訊作者的論文《揭示水合物抑製機製：動力學水合物抑製劑與CH₄氣泡相互作用》（Resolving Hydrate Inhibition Mechanism: Interactions between Kinetic Hydrate Inhibitors and CH₄Bubble）發表在國際權威期刊Chemical Engineering Journal上。

圖1 相關成果於Chemical Engineering Journal發表

由於深水輸氣管道所處低溫環境，極易形成水合物堵塞，造成嚴重的安全問題與經濟損失。為避免水合物堵塞，通常在管道內加入水合物抑製劑。動力學抑製劑（KHIs）由於經濟、環保的優勢被廣泛使用。迄今為止，科研人員已提出了KHIs兩種主要抑製機理，分別對應於KHIs-晶核和KHIs-水溶液相互作用。然而實驗中經常觀察到與上述機製相反的現象，這表明兩種機製均具有缺陷。為實現KHIs高效設計，亟需了解當前KHIs作用機製並指導其高效改性。

本研究發現水合物開采或天然氣輸送過程中所產生的CH₄氣泡能極大促進水合物成核，提出了一種基於KHIs-CH₄氣泡相互作用的新抑製機製。具體而言，KHIs可吸附在氣泡表麵以減緩CH₄從氣泡中的溶解過程：（1）降低溶液中CH₄溶解度，減緩水合物晶核形成；（2）阻礙CH₄從氣泡向晶核遷移，延緩水合物晶核生長。由於水合物晶核形成和生長均受到抑製，導致水合物形成所需誘導時間延長，臨界晶核尺寸增加。這一新機製可成功解釋PEO < PVP < PVCap < VIMA的實驗抑製效率。基於上述發現，KHIs- CH₄氣泡相互作用可作為篩選和設計高效KHIs的關鍵標準，本工作可為水合物堵塞防治研究提供理論依據。

圖2抑製劑與氣泡作用抑製水合物生成

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151440