文章标题：海底沉积物中CO2—H2O乳液生成水合物动力学研究

文章作者：李中1,2　庞维新1,2
关 键 字：CO2水合物封存;CO2-H2O乳液;转化率;封存密度
文章摘要：海底沉积物中水合物法CO2地质封存具有封存潜力大、生态影响小、泄漏风险低等潜在优势,有望大规模应用,助力中国实现“双碳”目标。强化沉积物中CO2水合物转化率,实现高密度CO2固态封存是现阶段海底沉积物中水合物法CO2地质封存技术工业应用的关键点。从强化CO2和H2O接触能力的角度出发,探究了不同CO2/H2O体积比的CO2微乳液体系水合物生成的动力学行为,并与传统液态CO2—海水体系水合物生成进行了对比。研究结果表明,利用乳液的高度分散特性,CO2水合物生成量、转化率和封存密度均比同条件下非乳液体系高,尤其在乳液含水率50%(体积百分比)时,水合物生成效果最佳,水合物生成量达到非乳液体系水合物生成量的3倍。CO2水合物转化率则随乳液含水率增大而增大,提高乳液含水率有利于CO2更多地以固态水合物形式封存,但仍要综合考虑注入成本和CO2水合物封存密度。在CO2水合物生成速率方面,前期生成速率随乳液含水率减小而增大,而中后期乳液含水率40%~60%时生成速率更高,最终CO2以液态和水合物相两种形式封存于沉积物中,其中CO2总封存密度随乳液含水率的增加而降低,CO2水合物封存密度存在最佳的乳液含水率,当乳液含水率50%(体积百分比)时对应最佳水合物相封存密度59.91 kg/m3,水合物饱和度44.3%。研究结果为海底沉积物中水合物法CO2地质封存提供了数据支撑、规律性认识及新思路。