CN101514300B

CN101514300B - 一种气体水合物促进剂的制备方法

Info

Publication number: CN101514300B
Application number: CN2009100302462A
Authority: CN
Inventors: 王树立; 余汇军; 李恩田
Original assignee: Jiangsu Polytechnic University
Current assignee: Liyang Chang Technology Transfer Center Co., Ltd.
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: CN101514300A

Abstract

本发明提供一种气体水合物促进剂的制备方法，由高压气瓶作为气源，经调压阀调到适当压力，用质量流量计计量消耗天然气；由压力、温度变送器监测反应器内的温度和压力；由恒温水浴来控制水槽中液体温度，从而调节反应器内温度；由数据采集***和计算机采集数据并通过光电镜头监测反应器内水合物形成状况。本发明的复合促进剂成本低，用量少，使水合物生成的条件降低，时间缩短，储气量增大，有效地提高了水合物生产经济效益。

Description

一种气体水合物促进剂的制备方法

技术领域

本发明涉及天然气水合物生产与利用技术领域，特指一种加速天然气水合物形成的高效复合型促进剂的制备方法。

背景技术

目前，基于气体水合物应用的新技术开发不仅在能源、环保领域迅速发展，而且在其他一些领域也取得了重大进展，例如天然气的固态输送和储藏、天然气水合物作为车用燃料、基于生成水合物的新型分离技术(海水淡化技术、有机水溶液的浓缩、气体混合物的分离和近临界和超临界萃取等)以及基于水合物的生物工程和新材料领域等。但水合物在这些领域的应用跟气体水合物生成的抑制与促进作用息息相关，受到其储气密度低、生成速度慢以及诱导时间长等因素的阻碍，尤其当前水合物应用技术面临的最大技术障碍就是如何提高水合物的生成速率和效率。例如甲烷在静止纯水体系中压力为5.76MPa、，温度为4.3℃时，形成水合物的诱导时间在28小时以上，水合物晶体的生长速度慢直接影响水合物利用技术的推广。为解决这些问题，采用了多种方法促进水合物的形成(林于拉等，化工进展，2005，24(11)：1229-1233)：通过搅拌可以提高水合物的生长速度，但是搅拌又带来了一些其他不利因素：能量消耗增大、水合物储气密度降低等；采用超声波雾化，增大气-水接触面积，可以提高水合物生成速度，但是***添加的超声波雾化器不仅使投资费用增大，而且运行费用也增大；喷淋和气泡法都能增大相界面积，从而提高水合物生成速度；在水合物形成体系中添加一些添加剂可以促进水合物生成，提高水合物生长速度，国内外研究较多的是在水中添加阴离子表面活性剂，如十二烷基硫酸钠(SDS)、四氢呋喃等。可使水合物形成诱导时间缩短到1～1.5小时，压力较纯水体系降低1～2MPa。然而，这类表面活性剂尽管能使水合物生成速度加快，但还是不能令人满意，且水合物储气密度不高。因此，研究新的复合型气体水合物促进剂，是推进水合物产业化的必由之路。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能量消耗增大、水合物储气密度高，投资费小，运行经济的高效复合型水合物促进剂制备方法。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

它由氯化钠(NaCl)作为添加剂与十二烷基硫酸钠(SDS)作为表面活性剂混合而成。氯化钠(NaCl)占溶剂的质量百分含量为0.2～6.5％；表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的浓度为0.3×10^-3～0.8×10^-3mol/L。

本发明采用的制备装置包括高压气瓶、调压阀、质量流量计、控制阀、真空泵、压力、温度变送器、恒温水浴、水槽、反应器、数据采集***、计算机等。由高压气瓶作为气源，经调压阀调到适当压力，用质量流量计计量消耗天然气。由压力、温度变送器监测反应器内的温度和压力。由恒温水浴来控制水槽中液体温度，从而调节反应器内温度。由数据采集***和计算机采集数据并通过光电镜头监测反应器内水合物形成状况。该***工作压力为0～30MPa，温度范围为1℃～30℃。

制备步骤如下：

1)用真空泵将反应釜、管路***抽真空，抽真空时间约40～50min。

2)将配制好的不同浓度的复合促进剂水溶液，注入反应釜，搅拌3～5min，并先预冷到1℃～10℃的温度。

3)打开控制阀，把高压实验气体充入反应釜，通过调压阀将反应***压力维持在实验所需的压力1～30MPa。

4)设定实验温度1℃～15℃，启动实验装置的温度控制***。利用水浴对反应釜进行冷却，直到反应釜中的温度达到设定温度。

5)进行水合物生成实验。

在实验过程中，蒸馏水用不锈钢电热蒸馏水器自制，通过精度为0.1g的BS200S型分析天平称取；表面活性剂用精度为0.1mg的TG328A型电光分析天平称取。通过计算机可以实时采集实验数据和图像。

本发明的有益效果：

(1)水合物生成促进作用效果好

纯粹的动力学促进剂只能降低水合物生成条件，不能减小水合物生成时间。纯粹的表面活性剂只能减小水合物生成时间，不能明显降低水合物生成条件，也不能提高水合物储气密度。而复合型水合物促进剂既能降低水合物生成条件又能减小水合物生成时间、提高水合物储气密度。

(2)应用广泛

可在气体水合物储运技术、气体水合物分离技术和海水淡化等领域得到广泛应用。

(3)成本低，经济好

本发明的复合促进剂成本低，用量少，使水合物生成的条件降低，时间缩短，储气量增大，有效地提高了水合物生产经济效益。

附图说明

图1是水合物生成实验装置流程图

1，高压气瓶；2，调压阀；3，质量流量计；4，单向阀；5，闸阀；6，真空泵；7，压力、温度变送器；8，恒温水浴；9，水槽；10，反应釜；11，数据采集***；12，计算机；13，光电镜头。

具体实施方式

下面对本发明作进一步具体描述，但本发明的实施方式并不仅限于此。

本发明采用的实验装置如图1所示，由高压气瓶1；调压阀2；质量流量计3；单向阀4；闸阀5；真空泵6；压力、温度变送器7；恒温水浴8；水槽9；反应釜10；数据采集***11；计算机12等组成。以高压气瓶1作为气源，经调压阀2调到适当压力，用质量流量计3计量消耗天然气。由压力、温度变送器7监测反应釜10内的温度和压力。由恒温水浴8来控制水槽9中液体温度，从而调节反应器内温度。由数据采集***11和计算机12采集数据并通过光电镜头13监测反应器内水合物形成状况。真空泵6用来抽吸反应器内液体。该***工作压力为0～30MPa，温度范围为-10℃～50℃。

具体制备过程：

1)用真空泵6将反应釜10、管路***抽真空，抽真空时间为40～50min。

2)为尽可能排除反应釜10和管路***中的空气，用实验气体对他们置换两次，然后再抽真空。

3)将配制好的不同浓度的复合促进剂水溶液注入反应釜10，搅拌3～5min，并先预冷到一定温度。

4)打开单向阀4，把高压实验气体充入反应釜10，通过调压阀2将反应***压力维持在实验所需的压力。

6)设定实验温度，启动实验装置的温度控制***。利用恒温水浴8对反应釜10进行冷却，直到反应釜10中的温度达到设定温度。

7)进行水合物形成实验。

实施例：

选用的复合型促进剂组成为：加入所含水的质量百分含量为0.3～6.5％的氯化钠(Nacl)，表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)，浓度为0.3×10^-3～0.8×10^-3mol/L，见表1。实验步骤同上。水合物生成平衡条件为温度在1.9～5.5℃，压力为0.79～2.7Mpa。

表1复合促进剂制备浓度

在上述条件下通过实验得出，水合物形成的诱导时间在3～17min；储气密度在163m³/m³以上。

Claims

1.一种气体水合物促进剂的制备方法，其特征在于，由氯化钠作为添加剂与十二烷基硫酸钠作为表面活性剂混合而成，氯化钠占溶剂的质量百分含量为0.2～6.5％，表面活性剂十二烷基硫酸钠的浓度为0.3×10^-3～0.8×10^-3mol/L；其制备过程为：

1)用真空泵(6)将反应釜(10)、管路***抽真空，抽真空时间为40～50min；

2)用实验气体对反应釜(10)和管路***中的空气置换两次，然后再抽真空；

3)将配制好的不同浓度的复合促进剂水溶液注入反应釜(10)，搅拌3～5min，并先预冷到1℃～10℃的温度；

4)打开单向阀(4)，把高压实验气体充入反应釜(10)，通过调压阀(2)将反应***压力维持在1MPa～30MPa；

6)设定实验温度，启动实验装置的温度控制***，利用恒温水浴(8)对反应釜(10)进行冷却，直到反应釜(10)中的温度达到设定温度；

7)进行水合物形成实验。