專(zhuān)利名稱：：一種氣體水合物促進(jìn)劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及天然氣水合物生產(chǎn)與利用
技術(shù)領(lǐng)域：
，特指一種加速天然氣水合物形成的高效復(fù)合型促進(jìn)劑的制備方法。
背景技術(shù)：
：目前，基于氣體水合物應(yīng)用的新技術(shù)開(kāi)發(fā)不僅在能源、環(huán)保領(lǐng)域迅速發(fā)展，而且在其他一些領(lǐng)域也取得了重大進(jìn)展，例如天然氣的固態(tài)輸送和儲(chǔ)藏、天然氣水合物作為車(chē)用燃料、基于生成水合物的新型分離技術(shù)(海水淡化技術(shù)、有機(jī)水溶液的濃縮、氣體混合物的分離和近臨界和超臨界萃取等)以及基于水合物的生物工程和新材料領(lǐng)域等。但水合物在這些領(lǐng)域的應(yīng)用跟氣體水合物生成的抑制與促進(jìn)作用息息相關(guān)，受到其儲(chǔ)氣密度低、生成速度慢以及誘導(dǎo)時(shí)間長(zhǎng)等因素的阻礙，尤其當(dāng)前水合物應(yīng)用技術(shù)面臨的最大技術(shù)障礙就是如何提高水合物的生成速率和效率。例如甲垸在靜止純水體系中壓力為5.76MPa、，溫度為4.3'C時(shí)，形成水合物的誘導(dǎo)時(shí)間在28小時(shí)以上，水合物晶體的生長(zhǎng)速度慢直接影響水合物利用技術(shù)的推廣。為解決這些問(wèn)題，采用了多種方法促進(jìn)水合物的形成(林于拉等，化工進(jìn)展，2005，24(11):1229—1233):通過(guò)攪拌可以提高水合物的生長(zhǎng)速度，但是攪拌又帶來(lái)了一些其他不利因素能量消耗增大、水合物儲(chǔ)氣密度降低等；采用超聲波霧化，增大氣-水接觸面積，可以提高水合物生成速度，但是系統(tǒng)添加的超聲波霧化器不僅使投資費(fèi)用增大，而且運(yùn)行費(fèi)用也增大；噴淋和氣泡法都能增大相界面積，從而提高水合物生成速度；在水合物形成體系中添加一些添加劑可以促進(jìn)水合物生成，提高水合物生長(zhǎng)速度，國(guó)內(nèi)外研究較多的是在水中添加陰離子表面活性劑，如十二垸基硫酸鈉(SDS)、四氫呋喃等?？墒顾衔镄纬烧T導(dǎo)時(shí)間縮短到11.5小時(shí)，壓力較純水體系降低l2MPa。然而，這類(lèi)表面活性劑盡管能使水合物生成速度加快，但還是不能令人滿意，且水合物儲(chǔ)氣密度不高。因此，研究新的復(fù)合型氣體水合物促進(jìn)劑，是推進(jìn)水合物產(chǎn)業(yè)化的必由之路。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能量消耗增大、水合物儲(chǔ)氣密度高，投資費(fèi)小，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的高效復(fù)合型水合物促進(jìn)劑制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案它由氯化鈉(NaCl)作為添加劑與十二烷基硫酸鈉(SDS)作為表面活性劑混合而成。氯化鈉(NaCl)占溶劑的質(zhì)量百分含量為0.2-6.5%;表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)的濃度為0.3X10—3~0.8X10—3mol/L。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(jì)、控制閥、真空泵、壓力、溫度變送器、恒溫水浴、水槽、反應(yīng)器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等。由高壓氣瓶作為氣源，經(jīng)調(diào)壓閥調(diào)到適當(dāng)壓力，用質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量消耗天然氣。由壓力、溫度變送器監(jiān)測(cè)反應(yīng)器內(nèi)的溫度和壓力。由恒溫水浴來(lái)控制水槽中液體溫度，從而調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)溫度。由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)并通過(guò)光電鏡頭監(jiān)測(cè)反應(yīng)器內(nèi)水合物形成狀況。該系統(tǒng)工作壓力為030MPa，溫度范圍為rC30。C。制備步驟如下1)用真空泵將反應(yīng)釜、管路系統(tǒng)抽真空，抽真空時(shí)間約4050min。2)將配制好的不同濃度的復(fù)合促進(jìn)劑水溶液，注入反應(yīng)釜，攪拌35min，并先預(yù)冷到rcio。c的溫度。3)打開(kāi)控制閥，把高壓實(shí)驗(yàn)氣體充入反應(yīng)釜，通過(guò)調(diào)壓閥將反應(yīng)系統(tǒng)壓力維持在實(shí)驗(yàn)所需的壓力l30MPa。4)設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度rci5'c，啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的溫度控制系統(tǒng)。利用水浴對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行冷卻，直到反應(yīng)釜中的溫度達(dá)到設(shè)定溫度。5)進(jìn)行水合物生成實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，蒸餾水用不銹鋼電熱蒸餾水器自制，通過(guò)精度為O.lg的BS200S型分析天平稱取；表面活性劑用精度為0.1mg的TG328A型電光分析天平稱取。通過(guò)計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像。本發(fā)明的有益效果(1)水合物生成促進(jìn)作用效果好純粹的動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑只能降低水合物生成條件，不能減小水合物生成時(shí)間。純粹的表面活性劑只能減小水合物生成時(shí)間，不能明顯降低水合物生成條件，也不能提高水合物儲(chǔ)氣密度。而復(fù)合型水合物促進(jìn)劑既能降低水合物生成條件又能減小水合物生成時(shí)間、提高水合物儲(chǔ)氣密度。(2)應(yīng)用廣泛可在氣體水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、氣體水合物分離技術(shù)和海水淡化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。(3)成本低，經(jīng)濟(jì)好本發(fā)明的復(fù)合促進(jìn)劑成本低，用量少，使水合物生成的條件降低，時(shí)間縮短，儲(chǔ)氣量增大，有效地提高了水合物生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。圖1是水合物生成實(shí)驗(yàn)裝置流程圖1，高壓氣瓶；2,調(diào)壓閥；3，質(zhì)量流量計(jì)；4，單向閥；5，閘閥；6，真空泵；7，壓力、溫度變送器；8，恒溫水?。?，水槽；10，反應(yīng)釜；11，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；12，計(jì)算機(jī)；13，光電鏡頭。具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不僅限于此。本發(fā)明采用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，由高壓氣瓶l;調(diào)壓閥2;質(zhì)量流量計(jì)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(yīng)釜10;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)ll;計(jì)算機(jī)12等組成。以高壓氣瓶l作為氣源，經(jīng)調(diào)壓閥2調(diào)到適當(dāng)壓力，用質(zhì)量流量計(jì)3計(jì)量消耗天然氣。由壓力、溫度變送器7監(jiān)測(cè)反應(yīng)釜10內(nèi)的溫度和壓力。由恒溫水浴8來(lái)控制水槽9中液體溫度，從而調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)溫度。由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11和計(jì)算機(jī)12采集數(shù)據(jù)并通過(guò)光電鏡頭13監(jiān)測(cè)反應(yīng)器內(nèi)水合物形成狀況。真空泵6用來(lái)抽吸反應(yīng)器內(nèi)液體。該系統(tǒng)工作壓力為030MPa，溫度范圍為一1(TC5(TC。具體制備過(guò)程1)用真空泵6將反應(yīng)釜10、管路系統(tǒng)抽真空，抽真空時(shí)間為4050min。2)為盡可能排除反應(yīng)釜10和管路系統(tǒng)中的空氣，用實(shí)驗(yàn)氣體對(duì)他們置換兩次，然后再抽真空。3)將配制好的不同濃度的復(fù)合促進(jìn)劑水溶液注入反應(yīng)釜IO，攪拌35min，并先預(yù)冷到一定溫度。4)打開(kāi)單向閥4，把高壓實(shí)驗(yàn)氣體充入反應(yīng)釜IO，通過(guò)調(diào)壓閥2將反應(yīng)系統(tǒng)壓力維持在實(shí)驗(yàn)所需的壓力。6)設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的溫度控制系統(tǒng)。利用恒溫水浴8對(duì)反應(yīng)釜10進(jìn)行冷卻，直到反應(yīng)釜10中的溫度達(dá)到設(shè)定溫度。7)進(jìn)行水合物形成實(shí)驗(yàn)。實(shí)施例選用的復(fù)合型促進(jìn)劑組成為加入所含水的質(zhì)量百分含量為0.3~6.5%的氯化鈉(Nacl)，表面活性劑為十二烷基硫酸鈉(SDS)，濃度為0.3X10—3~0.8X10—3mol/L,見(jiàn)表l。實(shí)驗(yàn)步驟同上。水合物生成平衡條件為溫度在1.95.5。C，壓力為O.792.7Mpa。表1復(fù)合促進(jìn)劑制備濃度<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>在上述條件下通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，水合物形成的誘導(dǎo)時(shí)間在317min;儲(chǔ)氣密度在163mVm:以上。權(quán)利要求1、一種氣體水合物促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于，由氯化鈉作為添加劑與十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑混合而成，氯化鈉占溶劑的質(zhì)量百分含量為0.2～6.5％，表面活性劑十二烷基硫酸鈉的濃度為0.3×10-3～0.8×10-3mol/L；其制備過(guò)程為1)用真空泵(6)將反應(yīng)釜(10)、管路系統(tǒng)抽真空，抽真空時(shí)間為40～50min；2)用實(shí)驗(yàn)氣體對(duì)反應(yīng)釜(10)和管路系統(tǒng)中的空氣置換兩次，然后再抽真空；3)將配制好的不同濃度的復(fù)合促進(jìn)劑水溶液注入反應(yīng)釜(10)，攪拌3～5min，并先預(yù)冷到1℃～10℃的溫度；4)打開(kāi)單向閥(4)，把高壓實(shí)驗(yàn)氣體充入反應(yīng)釜(10)，通過(guò)調(diào)壓閥(2)將反應(yīng)系統(tǒng)壓力維持在1MPa～30MPa；6)設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的溫度控制系統(tǒng)，利用恒溫水浴(8)對(duì)反應(yīng)釜(10)進(jìn)行冷卻，直到反應(yīng)釜10中的溫度達(dá)到設(shè)定溫度；7)進(jìn)行水合物形成實(shí)驗(yàn)。全文摘要本發(fā)明提供一種氣體水合物促進(jìn)劑的制備方法，由高壓氣瓶作為氣源，經(jīng)調(diào)壓閥調(diào)到適當(dāng)壓力，用質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量消耗天然氣；由壓力、溫度變送器監(jiān)測(cè)反應(yīng)器內(nèi)的溫度和壓力；由恒溫水浴來(lái)控制水槽中液體溫度，從而調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)溫度；由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)并通過(guò)光電鏡頭監(jiān)測(cè)反應(yīng)器內(nèi)水合物形成狀況。本發(fā)明的復(fù)合促進(jìn)劑成本低，用量少，使水合物生成的條件降低，時(shí)間縮短，儲(chǔ)氣量增大，有效地提高了水合物生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。文檔編號(hào)C10L3/00GK101514300SQ20091003024公開(kāi)日2009年8月26日申請(qǐng)日期2009年3月23日優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日發(fā)明者余匯軍,李恩田,王樹(shù)立申請(qǐng)人:江蘇工業(yè)學(xué)院