本發(fā)明涉及天然氣水合物工業(yè)生產(chǎn)與利用技術領域，特制一種能夠強化天然氣水合物形成的復合型促進劑及其制備方法，也可用于其他水合物的生成促進。

背景技術：

氣體水合物是客體分子在一定溫度和壓力下與水作用形成的一種類似于冰的非化學計量的籠形晶體化合物。目前，氣體水合物結(jié)構(gòu)主要有Ⅰ型、II型和H型3種。天然氣水合物是目前研究較為多的一種。根據(jù)最新的研究成果，隱藏在天然氣水合物中的碳儲量相當可觀，其數(shù)量是目前已經(jīng)勘探出的所有化石燃料中碳儲量的兩倍之多；而且天然氣水合物具有很強的氣體儲存能力，1m³的天然氣水合物一般可儲存164m³天然氣。另外，隨著能源短缺和環(huán)境問題的日益突顯，節(jié)能減排己成為全球范圍內(nèi)的熱點問題。CO₂的大量排放，加劇了溫室效應，進而加速氣候變暖。而水合物法吸收CO₂因其具有能耗低、綠色環(huán)保等優(yōu)勢而備受關注?？傊?，氣體水合物不僅是未來重要的能源供給通道之一，同時也在天然氣儲運、天然氣水合物汽車、氣體分離、海水淡化、污水處理、溶液濃縮、空調(diào)蓄冷等氣體水合物利用技術方面具有廣闊的發(fā)展前景。但是氣體水合物利用技術遇到如水合物生成速率慢，儲氣密度低等一些技術難題，要實現(xiàn)氣體水合物相關技術工業(yè)化應用的需要，首先應降低氣體水合物的生成條件、提高生成速率和儲氣量。因此，開發(fā)高效的水合物促進劑是目前的研究重點，也是實現(xiàn)水合物工業(yè)化應用的有效途徑。本發(fā)明針對以上問題，提出一種高效的復合型氣體水合物促進劑。該促進劑可以有效地促進氣體水合物的生成，降低水合物的相平衡點，縮短誘導時間，提高水合物的反應速率和儲氣密度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有的氣體水合物生成強化技術不足的技術難題，提出一種高效的復合型氣體水合物促進劑用來強化氣體水合物生成。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種復合型氣體水合物高效促進劑，由作為添加劑的十二烷基羥丙基磷酸酯甜菜堿與作為表面活性劑的烷基磷酸酯鹽和十八酰胺丙基氧化胺混合而成，以混合水溶液總量計算，十二烷基羥丙基磷酸酯甜菜堿所占的質(zhì)量百分含量為1～2.5％；表面活性劑烷基磷酸酯鹽所占的質(zhì)量百分含量為1～3.5％；表面活性劑十八酰胺丙基氧化胺所占的質(zhì)量百分含量為2.5～4％；其余為去離子水。

本發(fā)明采用的制備裝置包括高壓氣瓶、調(diào)壓閥、質(zhì)量流量計、控制閥、真空泵、壓力、溫度變送器、恒溫水浴、水槽、反應器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機；由高壓氣瓶作為氣源，經(jīng)調(diào)壓閥調(diào)到適當壓力，用質(zhì)量流量計計量消耗天然氣；由壓力、溫度變送器監(jiān)測反應器內(nèi)的溫度和壓力，由恒溫水浴來控制水槽中液體溫度，從而調(diào)節(jié)反應器內(nèi)溫度；由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機采集數(shù)據(jù)并通過光電鏡頭監(jiān)測反應器內(nèi)水合物形成狀況。

本發(fā)明所述復合氣體水合物促進劑使用范圍廣泛，沒有嚴格的使用條件要求，一般在系統(tǒng)工作壓力為0～20MPa，溫度為0℃～25℃的范圍內(nèi)均可使用。

所述復合型氣體水合物促進劑的制備方法，包括以下步驟：

1)配制水溶液：分別稱取十二烷基羥丙基磷酸酯甜菜堿、烷基磷酸酯鹽和十八酰胺丙基氧化胺與去離子水配成按質(zhì)量百分含量計算，十二烷基羥丙基磷酸酯甜菜堿濃度為1％～2.5％、烷基磷酸酯鹽濃度為1％～3.5％和十八酰胺丙基氧化胺濃度為2.5％～4％的混合水溶液。

2)將上述配制好的水溶液在攪拌釜內(nèi)將溫度設定在60℃～75℃范圍內(nèi)，攪拌35～50分鐘，得到復合型氣體水合物促進劑。

所述復合型氣體水合物促進劑在使用時，將上述制備好的水合物生成促進劑加入自來水中，配成500～900ppm的促進劑水溶液后使用。

具體是：

1)將配制好的促進劑水溶液注入水合物生成反應釜內(nèi)，打開單向閥，把高壓實驗氣體充入反應釜，通過調(diào)壓閥將水合物生成反應系統(tǒng)壓力維持在實驗所需的壓力0～20Mpa。

2)設定實驗溫度0℃～25℃，啟動實驗裝置的溫度控制系統(tǒng)，利用恒溫水浴對反應釜進行冷卻，直到反應釜中的溫度達到設定溫度。

3)進行氣體水合物生成實驗：在實驗過程中，去離子水用不銹鋼電熱去離子水器自制，通過精度為0.1g的BS200S型分析天平稱??；各種藥品用精度為0.05mg的電光分析天平稱取，通過計算機可以實時采集水合物生成實驗數(shù)據(jù)和圖像。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點在以下幾個方面：

(1)水合物生成促進效果好。在0℃～25℃范圍內(nèi)，可降低水合物生成壓力30～45％，縮短生成時間50～65％。

(2)成本低，經(jīng)濟好，使用安全，應用廣泛。本發(fā)明所述促進劑用量少，且原料可從自然界生物、植物中提取，降低成本?？纱龠M氣體水合物高效生成，降低平衡點，可應用于氣體水合物儲運技術、氣體水合物分離技術和海水淡化等領域。

(3)本發(fā)明制備的水合物生成促進劑制作方法簡單，促進效果好；促進劑有效地強化了水合物生成，只需少量便可大幅降低氣體水合物生成條件與生成時間，從而有效降低能量消耗，節(jié)約能源和成本。

附圖說明

圖1水合物生成實驗裝置流程圖。

1高壓氣瓶；2調(diào)壓閥；3質(zhì)量流量計；4單向閥；5閘閥；6真空泵；7壓力、溫度變送器；8恒溫水??；9水槽；10反應器；11數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；12計算機；13光電鏡頭。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步詳細的說明，但本發(fā)明的實施方式并不僅限于此。

本發(fā)明采用的實驗裝置如圖1所示，由高壓氣瓶1；調(diào)壓閥2；質(zhì)量流量計3；單向閥4；閘閥5；真空泵6；壓力、溫度變送器7；恒溫水浴8；水槽9；反應器10；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11和計算機12組成。以高壓氣瓶1作為氣源，經(jīng)調(diào)壓閥2調(diào)到適當壓力，用質(zhì)量流量計3計量消耗天然氣；由壓力、溫度變送器7監(jiān)測反應器10內(nèi)的溫度和壓力；由恒溫水浴8來控制水槽9中液體溫度，從而調(diào)節(jié)反應器10內(nèi)的溫度；由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11和計算機12采集數(shù)據(jù)并通過光電鏡頭13監(jiān)測反應器10內(nèi)水合物形成狀況，真空泵6用來抽吸反應器內(nèi)10液體，該系統(tǒng)工作壓力為0～20MPa，溫度范圍為0℃～25℃。

具體過程：

1)為徹底排除反應器10和管路系統(tǒng)中的空氣，用實驗氣體對他們置換兩次，然后再抽真空。

2)抽真空時，用真空泵6將反應器10、管路系統(tǒng)抽真空，抽真空時間40～50min。

3)分別稱取十二烷基羥丙基磷酸酯甜菜堿、烷基磷酸酯鹽和十八酰胺丙基氧化胺與去離子水配成按質(zhì)量百分含量計算，十二烷基羥丙基磷酸酯甜菜堿濃度為1％～2.5％、烷基磷酸酯鹽濃度為1％～3.5％和十八酰胺丙基氧化胺濃度為2.5％～4％的混合水溶液，在攪拌釜內(nèi)將溫度設定在60℃～75℃范圍內(nèi)攪拌35～50分鐘，得到復合型水合物促進劑。

4)將制備好的水合物促進劑加入自來水中，配成500～900ppm的促進劑水溶液注入反應器10中。

5)打開單向閥4，把高壓實驗氣體充入反應器10，通過調(diào)壓閥2將反應系統(tǒng)壓力維持在實驗所需的壓力0～20Mpa。

6)設定實驗溫度0℃～25℃，啟動實驗裝置的溫度控制系統(tǒng)，利用恒溫水浴8對反應器10進行冷卻，直到反應器10中的溫度達到設定溫度。

7)進行氣體水合物形成實驗。

實施例1：

選用的復合型促進劑組成為：1％的十二烷基羥丙基磷酸酯甜菜堿、1％烷基磷酸酯鹽和2.5％十八酰胺丙基氧化胺，混合后制成濃度范圍是500～900ppm的促進劑水溶液，實驗氣體為純度99.99％的甲烷，實驗溫度為277.55K，用上述方法進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1實驗結(jié)果

實施例2：

選用的復合型促進劑組成為：1.5％的十二烷基羥丙基磷酸酯甜菜堿、1.5％烷基磷酸酯鹽和3％十八酰胺丙基氧化胺，混合后制成濃度范圍是500～900ppm的促進劑水溶液，實驗氣體為純度99.99％的甲烷，實驗溫度為277.55K，用上述方法進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如表2所示。

表2實驗結(jié)果

實施例3：

選用的復合型促進劑組成為：2％的十二烷基羥丙基磷酸酯甜菜堿、2.5％烷基磷酸酯鹽和3.5％十八酰胺丙基氧化胺，混合后制成濃度范圍是500～900ppm的促進劑水溶液，實驗氣體為純度99.99％的甲烷，實驗溫度為277.55K，用上述方法進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如表3所示。

表3實驗結(jié)果

實施例4：

選用的復合型促進劑組成為：2％的十二烷基羥丙基磷酸酯甜菜堿、2.5％烷基磷酸酯鹽和3.5％十八酰胺丙基氧化胺，混合后制成濃度范圍是500～900ppm的活性劑溶液。實驗氣體為純度99.99％的甲烷，實驗溫度為281.55K。用上述方法進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如表4所示。

表4實驗結(jié)果