第41卷第3期2024年6月J.At.Mol.Phys.,2024,41:036007(6pp)CH4水合物在SDS和CTAB溶液中的生成特性研究原子与分子物理学报JOURNALOFATOMICANDMOLECULARPHYSICSVol.41No.3Jun.2024赵婷婷，刘远超，狄子淳，关（北京石油化工学院机械工程学院，北京102617）摘要：为探究不同促进剂在甲烷水合物生成过程的微观作用机理，选取动力学促进剂十二烷基硫酸钠(SDS)和热力学促进剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为添加剂，采用分子动力学方法研究其对甲烷水合物生成速率的影响，通过分析势能变化、均方位移、径向分布函数、分子簇生长速率，发现质量分数为0.9%SDS、1.2%SDS、1.2%CTAB、1.6%CTAB的溶液均可促进水合物生成：质量分数为1.2%的SDS溶液水合物生长速率最快，且SDS促进效果优于CTAB.通过分析甲烷分子密度分布云图，发现呈阴性的SDS分子头部基团吸附了大量甲烷分子，水分子受挤压向中间聚集;CTAB含氮的头部基团朝向均相溶液，包含在不稳定的水合物笼中，形成半笼型水合物，相比之下,CTAB溶液中水合物含气率更高.关键词：分子动力学模拟；甲烷水合物；生成速率；SDS；CTAB中图分类号：065FormationcharacteristicsofCH4hydrateinSDSandCTABsolutions斌，蒋旭浩，徐一帆文献标识码：AD0I:10.19855/j.1000-0364.2024.036007ZHAOTing-Ting,LIUYuan-Chao,DIZi-Chun,GUANBin,JIANGXu-Hao,XUYi-Fan(CollegeofMechanicalEngineering,BeijingInstituteofPetrochemicalTechnology,Beijing102617,China)Abstract:Inordertoexploremicropromotionmechanismsofdifferentacceleratorsintheprocessofmethanehy-drateformation,thekinetichydratepromotersodiumdodecylsulfate(SDS)andthermodynamichydratepromotercetyltrimethylammoniumbromide(CTAB)wereselectedasadditives,andtheireffectsonthemethanehydrateformationratewerestudiedbymoleculardynamicsmethod.Byanalyzingthepotentialenergychanges,meansquaredisplacements,radialdistributionfunctions,molecularclustergrowthrates,theresultsshowthatthesolu-tionswithmassfractionsof0.9%SDS,1.2%SDS,1.2%CTABand1.6%CTABcouldpromotehydratefor-mation.TheSDSsolutionwiththemassfractionof1.2%hasthefastesthydrategrowthrate,andtheSDSpro-motioneffectisbetterthanCTAB.Byanalyzingthedistributionofmethanedensityofmolecularclouds,itisfoundthattheheadgroupofthenegativeSDSadsorbsalargenumberofm...
