添加 N-甲基吡咯烷酮及N-甲基嗎啉對於二氧化碳水合物熱力學與動力學之實驗量測

Measurement of Thermodynamics and Kinetics of Carbon Dioxide Hydrate in the Presence of 1-Methyl-2-pyrrolidone and 4-Methylmorpholine

吳承哲(Cheng-Che Wu)

指導教授 ： 陳延平

國立臺灣大學/工學院/化學工程學研究所/碩士(2015年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2015.01207

摘要

本研究採用一套高壓設備，並採用等容溫度循環法，進行二氧化碳水合物之熱力學與動力學實驗。目的在於測量含有化學添加劑的二氧化碳水合物之熱力學相平衡數據，以及二氧化碳水合物生成的動力學數據，以作為未來工程設計、探採與操作的基礎資料。本研究所選用之添加劑為N-甲基吡咯烷酮及N-甲基嗎啉。

本研究之實驗結果顯示，添加N-甲基吡咯烷酮對於二氧化碳水合物的生成有熱力學上抑制之效果，使二氧化碳水合物的相平衡曲線往低溫高壓的方向移動，其抑制效果在30 wt% N-甲基吡咯烷酮時最大，可減少平衡溫度約6.1 K。而添加N-甲基嗎啉對於二氧化碳水合物亦為熱力學上抑制的效果，在20 wt% 時可降低平衡溫度約5.7 K。此外，為了模擬添加劑在海洋環境中的效果，本研究進行二氧化碳＋鹽水＋添加劑之水合物系統相平衡量測，實驗結果發現添加N-甲基吡咯烷酮及N-甲基嗎啉皆使二氧化碳水合物相平衡曲線往更低溫和更高壓的方向移動。

在熱力學實驗過程中，觀察發現添加N-甲基吡咯烷酮之二氧化碳水合物系統，其在動力學上具有促進水合物生成的效果，故本研究以N-甲基吡咯烷酮為添加劑進行動力學實驗。由實驗之結果證實，相較於純水系統而言，添加N-甲基吡咯烷酮可縮短水合物生成之誘導時間並增加水合物之生成量。

關鍵字

二氧化碳水合物 ； 等容溫度循環法 ； 熱力學相平衡 ； 鹽水 ； 水合物生成動力學 ； N-甲基吡咯烷酮 ； N-甲基嗎啉

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Carbon dioxide hydrate ； isochoric method ； thermodynamics ； brine ； kinetics ； 1-Methyl-2-pyrrolidone ； 4-Methylmorpholine

參考文獻

吳翊萍 添加環戊酮、環己酮及2-甲基-2-丙醇對於二氧化碳水合物分解狀態與動力學之實驗量測，國立台灣大學化學工程學研究所碩士論文 (2013)

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