甲烷水合物微观形成过程模拟反应装置，采用分子动力学模拟方法研究湿ZIF-8及ZIF-67床层的天然气存储机理。通过模拟湿ZIF-8及ZIF-67床层中甲烷水合物的成核及生长过程，探究两种MOF材料对水合物的影响规律，并进一步深入床层中的吸附-水合协作及竞争机理。研究结果发现：与ZIF-67相比，ZIF-8材料对甲烷分子的吸附能力更强，最终会诱导更多的甲烷和水分子转化为水合物，有助于吸附-水合耦合储存天然气。但是与此同时，ZIF-8对甲烷的吸附作用亦会通过促进溶液中的甲烷分子向ZIF-8固体表面运移并聚集成纳米气泡，从而降低溶液中甲烷浓度、削弱水合物形成驱动力、显著延长水合物的生长时间。ZIF-67对甲烷分子稍弱的吸引力可在不明显降低溶液中甲烷浓度的基础上，通过促进水和甲烷分子的运移及自组装行为从而加速水合物的快速成核及生长，但是体系最终的水和甲烷转化为水合物的比例会明显低于湿ZIF-8固定床体系，即其吸附-水合耦合天然气存储效果要略差于湿ZIF-8床层体系。

甲烷水合物微观生长过程：

黄色球体—甲烷分子；红色—已形成的水合物笼状结构；绿色—新形成的水合物笼子

通过对比湿ZIF-8及湿ZIF-67固定床体系中水合物的微观动力学生成过程及平衡状态，可以得出：具有优异甲烷吸附性能的材料可表现出更好的吸附-水合耦合天然气存储效果，但是同时可能亦会对水合物生成动力学方面起到一定的负面作用。因此，在后续进一步筛选适用于吸附-水合耦合天然气存储技术的多孔材料的过程中，建议从干材料自身的天然气吸附特性及固定床整体的水合物生成动力学两方面进行综合考量。

气体水合物是由水和气体组成的晶体状包络化合物，是·类由许多低分子质量的气体，如石油和天然气组分中 C~C的轻、二氧化碳、硫化氢、环氧之烷、四氢味喃以及某些惰性气体，在低温高压条件下与水形成的具有笼形结构的冰状晶体，称为笼形水合物 (Clathrate Hydrates)，简称水合物。

水合物的生长和分解规律对开发海洋天然气水合物资源,实现深水天然气水合物气液固多相管道输送都具有重要意义。为了进一步揭示水合物的生长和分解特性,本文采用高压全透明反应釜装置,进行了温度0～30℃、压力3.35～8.16MPa和搅拌速率200～1000r/min范围内的16组甲烷水合物生长和分解动力学实验研究。结果表明:实验过程可分为水合物诱导期、快速生持久、缓慢生持久以及分解期这4个阶段。在水合物快速生长阶段,获得了温度、压力、搅拌电机扭矩和水合物生长速率随时间的变化规律,观察到了水合物颗粒的均相和非均相分布状态。通过加热促使水合物分解,揭示了分解阶段温度、压力和分解速率等关键参数的变化规律以及水合物块的分解形态。分析表明,水合物颗粒的分布状态与水合物浆液的流动性直接相关;水合物块的静态分解过程受到分解气传质控制。