气体水合物的生成是一个放热过程,其逆过程分解是一个吸热过程。如果不能及时有效地移走或提供热量,水合物的生成或分解将受到抑制。本论文中利用石蜡类相变材料的相变来强化传热,开展了如下工作:(1)建立了一套水合物相平衡条件测量装置。选取正十四烷作为相变材料,将它与Span 80、Tween 60和去离子水按一定的比例混合后在分散机下制备成相变乳液。检测了该相变乳液的稳定性。测量了相变乳液中正十四烷液滴的大小、粒径分布以及它在水合器和烧杯中发生固化的温度。使用DSC测量了浆液中正十四烷固体颗粒的熔点。考虑到动力学模型方程中会涉及到甲烷-水-水合物三相平衡压力,采用恒容图形法测得了制备的相变乳液中,温度在276.55~282.25 K之间的甲烷-水-水合物三相平衡压力。将测得的三相平衡压力和采用CSMGem软件计算的纯水中甲烷-水-水合物三相平衡压力进行比较。(2)建立了一套水合物生成实验装置。考察了半连续搅拌水合器中,压力为4.70~6.46 MPa(表压),正十四烷熔点左右,甲烷水合物在正十四烷固体颗粒含量为25~45 wt%的浆液中的生成过程。建立质量和热量衡算方程计算参与水合的气体量。分析了水合物生成速率的规律以及压力和浆液中正十四烷初始质量分数对水合速率和水合物产量的影响。在考虑传质和晶体生长对水合速率影响的基础上,建立了动力学模型来描述实验数据。考察了正十四烷固体颗粒存在与否对诱导时间、水合速率和水合物产量的影响。(3)建立了一套水合物分解实验装置。研究了间歇搅拌水合器中,分布在含有45 wt%液态正十四烷的浆液中的甲烷水合物在初始分解压力为2.06~3.72MPa(表压),正十四烷固化温度附近的分解过程。建立质量和热量衡算方程计算从水合物中分解出来的甲烷的摩尔量。分析了初始分解压力和分解温度对分解速率的影响。分别从可逆过程和传质的角度提出方程来描述甲烷水合物的分解速率。基于质量和热量衡算方程以及提出的这两个方程,建立了两个模型方程来预测各个初始分解压力和分解温度下甲烷水合物的分解速率,分别命名为可逆模型方程和传质模型方程。根据可逆模型方程计算了系统达到动态平衡时的压力和水合物的分解比例。研究了水合物的实际生长速率常数、实际分解速率常数和分解传质常数与温度之间的关系。