《低浓度煤层气的水合物法提纯理论》系统地论述了气体水合物法提纯低浓度煤层气的实验与理论研究结果，以及水合物法提纯低浓度煤层气的新研究进展。
《低浓度煤层气的水合物法提纯理论》共分6章，分别为绪论、气体水合物及其应用基础、低浓度煤层气的水合物法提纯理论、溶液搅拌体系的提纯实验研究、多孔介质体系的提纯实验研究、水合物法提纯低浓度煤层气的?经济分析，内容囊括了著者所在的教育部创新研究团队和气体水合物课题组近10年的研究成果。
《低浓度煤层气的水合物法提纯理论》适合从事非常规能源（煤层气、天然气水合物、页岩气）开发利用以及气体水合物科学研究的科研人员、工程技术人员、高等院校教师、研究牛、高年级本科生参考和阅读。
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20世纪80年代全球出现了大规模研究、探测天然气水合物资源的热潮，天然气水合物作为一种储量巨大的非常规能源，引起了各国政府和科研人员的广泛关注，从而推动了气体水合物基础研究的快速发展。随着研究的深入，发现气体水合物技术在煤层气提纯、C02捕集、天然气固态储运、储氢、海水淡化、空调蓄冷等领域具有广阔的应用前景。因此，气体水合物成为能源、资源、环境等领域的一个研究热点。
煤层气是一种清洁优质的非常规能源，我国煤层气资源丰富。我国每年开采的煤层气以低浓度煤层气为主，但是现阶段对低浓度煤层气利用技术的研究还处于探索阶段，方法各有利弊。本书主要介绍了作者所在的课题组和教育部创新研究团队近10年来在气体水合物法提纯低浓度煤层气方面的理论与实验研究成果，希望对低浓度煤层气利用技术的发展起到一定的推动作用。全书内容包括绪论、气体水合物及其应用基础、低浓度煤层气的水合物法提纯理论、溶液搅拌体系的提纯实验研究、多孔介质体系的提纯实验研究、水合物法提纯低浓度煤层气的炯经济分析，侧重介绍在相平衡热力学、反应动力学方面的基础研究工作，可作为从事非常规能源开发利用以及气体水合物科学研究的科技人员的参考书。
本书是集体智慧的结晶和共同努力的成果。钟栋梁教授负责全书的撰写工作，研究生王文春参与撰写第1、6章，李政、易达通、易洁、葛彬彬参与撰写第2章，丁坤、严瑾参与撰写第3、4章，王宇睿、邹镇林参与撰写第5章，吴思彦参与撰写第6章。鲜学福院士、卢义玉教授对本书的撰写提供了许多宝贵的意见，姜德义教授、姜永东教授、葛兆龙副教授、汤积仁副教授、夏彬伟副教授、周军平副教授、严瑾老师、卿胜兰老师为研究工作的开展提供了重要帮助，在此对他们表示感谢。研究生叶洋、孙栋军、何双毅、王家乐等在课题组期间为本书提供了许多很好的素材，在此也向他们表示感谢。感谢煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室（重庆大学）、教育部创新团队（IRT_17R112、IRT13043）、国家自然科学基金（51676021、51006129）对本书出版的大力支持。
由于时间有限、作者知识和水平有限，书中疏漏在所难免，恳请读者批评指正并提出宝贵意见。
钟栋梁，1980年出生，江苏镇江人，博士、教授、博士生导师。2003年在上海海事大学本科毕业，2008年在上海理工大学获博士学位，2009年重庆大学博士后，2011年加拿大不列颠哥伦比亚大学（uBc）博士后。主要从事非常规天然气高效利用、气体水合物技术、CO2集、储能技术、制冷空调节能技术方向的应用基础研究。在国际能源期刊发表SCI论文25篇（首作者或通讯作者）、ESI高被引论文3篇，SCI他引300余次；担任国际期刊International Journal of Oil， Gas and Coal Engineering编委；担任Applied Energy、Energy、Fuel、Journal of Natural Gas Science & Engineering、Journal of Petroleum Science & Engineering等23种国际期刊审稿人；担任国际会议分会主席2次、受邀作国际会议主题报告10次；主持国家自然科学基金等省部级以上项目9项，主研教育部创新团队项目1项。担任煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室研究骨干、美国化学会会员、中国制冷学会高级会员、中国电机工程学会会员，被评为“中国制冷学会优秀青年科技工作者”、江苏省“双创计划”人选、重庆大学“十佳优秀青年教师”。
目录
第1章 绪论 1
1.1 煤层气资源概况 1
1.1.1 煤层气资源 1
1.1.2 煤层气开发与利用现状 2
1.2 低浓度煤层气的利用方法 4
1.2.1 燃烧发电 4
1.2.2 分离与提纯 5
1.3 前景与展望 9
主要参考文献 10
第2章 气体水合物及其应用基础 12
2.1 引言 12
2.2 气体水合物的结构与性质 16
2.2.1 气体水合物的结构 16
2.2.2 气体水合物的性质 18
2.2.3 多元气体水合物 19
2.3 气体水合物基础研究现状 20
2.3.1 相平衡热力学研究 20
2.3.2 水合物生成动力学研究 25
2.3.3 水合物分解动力学研究 32
2.4 气体水合物应用技术 34
2.4.1 天然气水合物资源开采 34
2.4.2 天然气固态储运 44
2.4.3 混合气体分离 44
2.4.4 海水淡化 47
2.4.5 空调蓄冷 51
主要参考文献 53
第3章 水合物法提纯低浓度煤层气的热力学和动力学理论 59
3.1 煤层气的水合物法提纯原理 59
3.2 水合物法提纯的热力学理论 60
3.2.1 纯水体系的理论预测 60
3.2.2 添加剂体系的理论预测 65
3.2.3 相平衡实验测试 78
3.3 水合物法提纯的动力学理论 91
3.3.1 乳化液滴生成水合物的动力学模型 91
3.3.2 宏观动力学评价 103
主要参考文献 105
第4章 溶液搅拌体系的提纯实验研究 108
4.1 实验装置 108
4.1.1 气体水合物高压实验装置 108
4.1.2 高压显微可视实验装置 110
4.1.3 高压差示微量热扫描仪 111
4.2 实验材料 112
4.3 实验方法与实验步骤 113
4.3.1 相平衡实验步骤 113
4.3.2 动力学实验步骤 113
4.3.3 HP-MicroDSC的实验步骤 114
4.4 TBAB溶液体系的提纯实验研究 115
4.4.1 过冷度对CH4回收率的影响 115
4.4.2 反应模式对CH4回收率的影响 117
4.5 TBAC溶液体系的提纯实验研究 120
4.5.1 TBAC浓度对低浓度煤层气提纯特性的影响 120
4.5.2 过冷度对低浓度煤层气提纯特性的影响 124
4.5.3 表面活性剂对低浓度煤层气提纯特性的影响 125
4.6 THF溶液体系的提纯实验研究 130
4.6.1 搅拌体系的动力学特性 130
4.6.2 THF溶液搅拌体系的水合物生成过程 132
4.6.3 THF+SDS溶液搅拌体系的水合物生成过程 133
4.6.4 SDS对气体消耗量的影响 134
4.6.5 CH4回收率与提纯效率 136
4.7 CP溶液体系的提纯实验研究 137
4.7.1 CP溶液体系的反应动力学条件 137
4.7.2 压力对CH4回收率的影响 137
4.7.3 CP浓度对CH4回收率的影响 139
4.7.4 低浓度煤层气的二级水合分离 140
4.8 油包水乳化液体系的提纯实验研究 142
4.8.1 油包水乳化液的配置 142
4.8.2 油包水乳化液的稳定性分析 143
4.8.3 油包水乳化液体系的煤层气提纯结果与讨论 145
4.9 石墨纳米流体内的提纯实验研究 150
4.9.1 低浓度煤层气在石墨纳米流体内的水合物生长形态 150
4.9.2 石墨纳米流体体系的CH4提纯效率 152
主要参考文献 152
第5章 多孔介质体系的提纯实验研究 154
5.1 实验装置 154
5.2 实验样品 154
5.3 实验方法与步骤 155
5.3.1 溶液配制与材料准备 155
5.3.2 水合物生成动力学实验步骤 156
5.4 石英砂体系的动力学特性 158
5.4.1 石英砂/THF体系的水合物生成过程 160
5.4.2 石英砂+THF+SDS体系的水合物生成过程 160
5.4.3 表面活性剂SDS对诱导时间的影响 161
5.4.4 表面活性剂SDS对气体消耗量的影响 162
5.5 煤炭颗粒体系的动力学特性 163
5.5.1 煤炭颗粒体系的实验结果与讨论 165
5.5.2 煤炭颗粒体系的吸附-水合反应过程 166
5.5.3 不同饱和度对煤层气分离特性的影响 168
5.5.4 吸附-水合反应的实验验证 170
5.6 不同体系的低浓度煤层气分离结果比较 172
5.6.1 气体消耗量的比较 173
5.6.2 气体消耗速率的比较 174
5.6.3 CH4回收率与提纯效率的比较 174
主要参考文献 175
第6章 水合物法提纯低浓度煤层气的 经济分析 176
6.1 引言 176
6.2 系统描述与简化 176
6.3 经济分析理论与方法 178
6.4 煤层气提纯过程的计算与分析 180
6.5 CH4回收率对效率的影响 182
6.6 煤层气提纯过程的?经济分析 184
主要参考文献 186
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