随着我国经济的持续发展以及环保力度的推进,我国天然气需求量不断增长,而多元的天然气供给结构和丰富的储存调峰设施是保障天然气供需平衡的重要手段。但目前大力推广使用的地下储气库和液化天然气(LNG)调峰等方式由于地质结构受限以及高成本等因素无法完全满足调峰的需求,因此需要进一步开发新型高效的调峰方式作为补充。天然气水合物(NGH)是一种水分子与甲烷等分子结合形成的笼形晶体,因其储气率高储存条件温和得到了在储气领域中的广泛关注和研究。因此,本文主要开展了基于水合物为媒介的LNG调峰工艺的初步概念设计。(1)针对水合物生成速率低的问题,本章利用对水合物生成促进效果良好的表面活性剂中的功能基团以及金属粒子的高导热性,合成了Ag&-SO3~-@PSNS纳米球促进剂。恒容水合物实验表明该促进剂能够在100min左右实现水合物的快速生成,同时也解决了在表面活性剂类中水合物分解时的起泡问题。而提高负载于促进剂表面的Ag粒子浓度以及促进剂纳米球的粒径能够提高水合物生成速率使得在恒压下水合物的诱导期和生长期在60min内即可完成。高压(6MPa)和低压(5MPa)水合物生成对比实验也表明该促进剂在低压条件能够实现在130分钟内完成水合物的生成并实现160倍的高储气比,显示出良好的工业使用价值。(2)基于Ag&-SO3~-@PSNS促进剂对水合物生成的促进作用,开发了基于水合物为媒介的LNG调峰技术。实现了将LNG气化过程中释放的冷能用于移走水合物生成过程中释放的热量以及工艺物料的降温,同时在保证用户用气时利用气化后多余的甲烷气体与水生成水合物进而进行常压低温保存,直到用气高峰时分解水合物释放甲烷气以弥补用户需求和供应之间的差距。同时本章分析了该工艺中各时间段内电能、冷能量的消耗以及调峰能力范围。(3)针对第二部分水合物生成中高压反应条件导致的用于提升反应物料压力电能能耗高的问题,本部分在保证水合物生产速率的前提下,设计了低压水合物生成工艺。相对第二部分的高压水合物生成工艺,主要调整了压缩后送往反应器的高压新鲜气的换热工艺。计算表明,将反应压力从6MPa降为5MPa时,水合物生成工艺的电能消耗降低了约10%。