一種氣體水合物生成促進(jìn)劑的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及天然氣水合物，特指一種能夠強(qiáng)化氣體水合物生成的促進(jìn)劑。本發(fā)明所配制的氣體水合物生成促進(jìn)劑是將一種新型陰離子雙子表面活性劑與具有強(qiáng)傳熱效果的固體活性炭微粒以一定的質(zhì)量比進(jìn)行配制得到的；該試劑在經(jīng)過(guò)高速機(jī)械攪拌以及超聲波分散后形成了一種液體混合物，其實(shí)質(zhì)是具有高導(dǎo)熱性能的固體微粒包裹于雙子表面活性劑中，使得納米固體微粒不易聚團(tuán)，進(jìn)而形成了溶質(zhì)分散均勻，無(wú)沉淀的混合溶液。其應(yīng)用的溫度范圍為0~10℃，壓力范圍為0~12MPa，水合物生成誘導(dǎo)期的時(shí)間為1~3min，水合物生成速率與純水體系相比提高了140~200%。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種氣體水合物生成促進(jìn)劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣水合物，特指一種能夠強(qiáng)化氣體水合物生成的促進(jìn)劑。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體水合物是指氣體分子和水分子在一定高壓低溫條件下通過(guò)擬化學(xué)反應(yīng)生成一種非化學(xué)計(jì)量的籠形固體化合物；水合物的生成過(guò)程則是一個(gè)伴隨著物質(zhì)的轉(zhuǎn)移與能量變化的過(guò)程，強(qiáng)化水合物的生成可以從兩方面進(jìn)行:傳統(tǒng)的攪拌、噴淋、鼓泡等機(jī)械強(qiáng)化手段以及主要是為了增強(qiáng)氣液的傳質(zhì)過(guò)程，以減小水合物的生成阻力，而各種化學(xué)促進(jìn)劑的添加，包括熱力學(xué)促進(jìn)劑和動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑等，則主要是為了增強(qiáng)氣液界面的傳熱傳質(zhì)；納米流體作為一種具有高導(dǎo)熱性及傳熱性的工質(zhì)，因其具有較高的表面活性及較大的比表面積，目前已被證明能夠極大程度的增強(qiáng)氣液反應(yīng)過(guò)程中的傳熱及傳質(zhì)。在傳統(tǒng)的強(qiáng)化手段中，機(jī)械強(qiáng)化主要是利用攪拌等方式以增大氣液的接觸面積及加快局部反應(yīng)熱的移除為目的來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但該促進(jìn)方法能耗大，需要外部動(dòng)力設(shè)備的輔助，只適用于小規(guī)模水合物的生產(chǎn)；文獻(xiàn)“杜燕，何世輝，黃沖，等.噴射反應(yīng)器中天然氣水合物生成實(shí)驗(yàn)[J].天然氣工業(yè)，2008，28(8) ; 126-128.”提出了一種噴射循環(huán)式水合物快速生成裝置，文獻(xiàn)“白凈，梁德青，李棟梁，等.天然氣水合物反應(yīng)器的研究進(jìn)展[J].石油化工，2008, 37(10) ; 1083-1088.”指出了采用攪拌，鼓泡，流化床等形式的水合物強(qiáng)化生成裝置；化學(xué)強(qiáng)化被認(rèn)為是當(dāng)前水合物生成最優(yōu)的強(qiáng)化方式，傳統(tǒng)的促進(jìn)劑包括離子液體、非離子表面活性劑、有機(jī)硅、復(fù)合型水合物生成促進(jìn)劑等，其中SDS (十二烷基硫酸鈉)是目前實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為促進(jìn)效果最好的一種表面活性劑；專(zhuān)利“一種復(fù)合型氣體水合物促進(jìn)劑及其制備方法”(公開(kāi)(公告)號(hào)CN 103318890A)提出了一種離子液體與非離子表面活性劑混合而成的復(fù)合型水合物促進(jìn)劑，專(zhuān)利“氣體水合物生成促進(jìn)劑及其制法和應(yīng)用”(公開(kāi)(公告)號(hào)CN102784604 A)提出了一種由表面活性劑溶液和強(qiáng)疏水性固體粒子組合而成的促進(jìn)劑，專(zhuān)利“一種CO2水合物生成促進(jìn)劑”(公開(kāi)(公告)號(hào)CN 101596393A)提出了一種由季銨鹽化合物的水合物生成促進(jìn)劑；但總體上說(shuō)這些促進(jìn)劑對(duì)水合物生成的促進(jìn)效率仍然不夠高，且相對(duì)于工業(yè)化應(yīng)用過(guò)程來(lái)說(shuō)，用量大、重復(fù)利用率低，經(jīng)濟(jì)性差；因此，亟需開(kāi)發(fā)出一種濃度低，經(jīng)濟(jì)性好，效率高的水合物促進(jìn)劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)水合物技術(shù)工業(yè)化進(jìn)程當(dāng)中所遇到的水合物高效連續(xù)生成問(wèn)題，在現(xiàn)有強(qiáng)化技術(shù)基礎(chǔ)上，提供一種濃度低，經(jīng)濟(jì)性好，效率高的水合物促進(jìn)劑。
本發(fā)明的技術(shù)原理:
本發(fā)明所配制的氣體水合物生成促進(jìn)劑是將一種新型陰離子雙子表面活性劑與具有強(qiáng)傳熱效果的固體活性炭微粒以一定的質(zhì)量比進(jìn)行配制得到的；該試劑在經(jīng)過(guò)高速機(jī)械攪拌以及超聲波分散后形成了一種液體混合物，其實(shí)質(zhì)是具有高導(dǎo)熱性能的固體微粒包裹于雙子表面活性劑中，使得納米固體微粒不易聚團(tuán)，進(jìn)而形成了溶質(zhì)分散均勻，無(wú)沉淀的混合溶液。
[0004]納米活性炭粉對(duì)水合物生成促進(jìn)作用不僅在于其的高導(dǎo)熱特性，其所具有的傳輸特性、増溶特性及相關(guān)的微尺度效應(yīng)也是提高水合物生成過(guò)程中氣體的捕獲速率的重要原因。烷基二苯醚二磺酸鹽是一種最新型的雙子表面活性劑，其對(duì)氣體的增溶、對(duì)液體的表面張力的減小都有極大效果，在水合物促進(jìn)技術(shù)方面的應(yīng)用還沒(méi)有報(bào)道過(guò)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案；本發(fā)明所提供的水合物生成促進(jìn)劑是由納米分散顆粒與表面活性劑復(fù)配，并溶于水中形成的混合溶液；以混合水溶液總量計(jì)算，烷基二苯醚二磺酸鹽表面活性劑所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0 pr0.08%，納米活性炭粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%~0.15%，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.42%~99.94%。
[0006]本發(fā)明所采用的雙子表面活性劑烷基二苯醚二磺酸鹽制備方法可采用常規(guī)技術(shù)手段制備，也可采用如下方法制備:
【權(quán)利要求】
1.一種氣體水合物生成促進(jìn)劑，其特征在于:所述的促進(jìn)劑是由納米分散顆粒與烷基二苯醚二磺酸鹽表面活性劑復(fù)配，并溶于水中形成的混合溶液；以混合水溶液總量計(jì)算，烷基二苯醚二磺酸鹽表面活性劑所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0 pr0.08%，納米活性炭粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%~0.15%，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.42%~99.94%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種氣體水合物生成促進(jìn)劑，其特征在于:所述的烷基二苯醚二磺酸鹽為烷基二苯醚二磺酸鈉，結(jié)構(gòu)式為
3.如權(quán)利要求2所述的一種氣體水合物生成促進(jìn)劑，其特征在于所述的烷基二苯醚二磺酸鈉制備方法如下:以二苯醚和溴代十六烷為原料，以濃硫酸為催化劑通過(guò)相轉(zhuǎn)移催化法反應(yīng)得到雙烷基二苯醚，再利用氫氧化鈉與二環(huán)氧化合物反應(yīng)生成雙子二醇，將得到的雙子二醇與丙磺內(nèi)酯溶于無(wú)水四氫呋喃制成溶液，并將該溶液倒入含有氫化鈉的三口燒瓶中在70°C水浴中攪拌20 h，然后將反應(yīng)所得混合物經(jīng)萃取、蒸發(fā)、洗滌、重結(jié)晶以及過(guò)濾即可得白色烷基二苯醚二磺酸鹽表面活性劑固體。
4.如權(quán)利要求3所述的一種氣體水合物生成促進(jìn)劑，其特征在于:所述溴代十六烷與氫氧化鈉摩爾質(zhì)量之比為1:2.167 ;反應(yīng)生成的雙子二醇與丙磺內(nèi)酯的摩爾質(zhì)量之比為1:2.067。
5.如權(quán)利要求1所述的一種氣體水合物生成促進(jìn)劑，其特征在于:所述納米分散顆粒指顆粒細(xì)度為l(T40nm、純度為95%的納米活性炭顆粒。
6.如權(quán)利要求1所述的一種氣體水合物生成促進(jìn)劑，其特征在于:其應(yīng)用的溫度范圍為(TlO°C，壓力范圍為(Tl2MPa，水合物生成誘導(dǎo)期的時(shí)間為f 3min，水合物生成速率與純水體系相比提高了 140~200%。
【文檔編號(hào)】B01J3/00GK103962078SQ201410169852
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】周詩(shī)崠, 趙苗苗, 余益松, 王樹(shù)立, 饒永超, 趙書(shū)華, 徐濤 申請(qǐng)人:常州大學(xué)