專利名稱：：一種氣體水合物促進劑的制備方法
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)域也取得了重大進展，例如天然氣的固態(tài)輸送和儲藏、天然氣水合物作為車用燃料、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作用息息相關(guān)，受到其儲氣密度低、生成速度慢以及誘導(dǎo)時間長等因素的阻礙，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，形成水合物的誘導(dǎo)時間在28小時以上，水合物晶體的生長速度慢直接影響水合物利用技術(shù)的推廣。為解決這些問題，采用了多種方法促進水合物的形成(林于拉等，化工進展，2005，24(11):1229—1233):通過攪拌可以提高水合物的生長速度，但是攪拌又帶來了一些其他不利因素能量消耗增大、水合物儲氣密度降低等；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用增大，而且運行費用也增大；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水合物生成，提高水合物生長速度，國內(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)時間縮短到11.5小時，壓力較純水體系降低l2MPa。然而，這類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，且水合物儲氣密度不高。因此，研究新的復(fù)合型氣體水合物促進劑，是推進水合物產(chǎn)業(yè)化的必由之路。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能量消耗增大、水合物儲氣密度高，投資費小，運行經(jīng)濟的高效復(fù)合型水合物促進劑制備方法。為達到上述目的，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、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)、計算機等。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)量流量計計量消耗天然氣。由壓力、溫度變送器監(jiān)測反應(yīng)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(yīng)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(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，抽真空時間約4050min。2)將配制好的不同濃度的復(fù)合促進劑水溶液，注入反應(yīng)釜，攪拌35min，并先預(yù)冷到rcio。c的溫度。3)打開控制閥，把高壓實驗氣體充入反應(yīng)釜，通過調(diào)壓閥將反應(yīng)系統(tǒng)壓力維持在實驗所需的壓力l30MPa。4)設(shè)定實驗溫度rci5'c，啟動實驗裝置的溫度控制系統(tǒng)。利用水浴對反應(yīng)釜進行冷卻，直到反應(yīng)釜中的溫度達到設(shè)定溫度。5)進行水合物生成實驗。在實驗過程中，蒸餾水用不銹鋼電熱蒸餾水器自制，通過精度為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。通過計算機可以實時采集實驗數(shù)據(jù)和圖像。本發(fā)明的有益效果(1)水合物生成促進作用效果好純粹的動力學(xué)促進劑只能降低水合物生成條件，不能減小水合物生成時間。純粹的表面活性劑只能減小水合物生成時間，不能明顯降低水合物生成條件，也不能提高水合物儲氣密度。而復(fù)合型水合物促進劑既能降低水合物生成條件又能減小水合物生成時間、提高水合物儲氣密度。(2)應(yīng)用廣泛可在氣體水合物儲運技術(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)濟好本發(fā)明的復(fù)合促進劑成本低，用量少，使水合物生成的條件降低，時間縮短，儲氣量增大，有效地提高了水合物生產(chǎn)經(jīng)濟效益。圖1是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，恒溫水浴；9，水槽；10，反應(yīng)釜；11，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；12，計算機；13，光電鏡頭。具體實施例方式下面對本發(fā)明作進一步具體描述，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l;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(yīng)釜10;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)ll;計算機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3計量消耗天然氣。由壓力、溫度變送器7監(jiān)測反應(yīng)釜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(yīng)器內(nèi)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(yīng)器內(nèi)水合物形成狀況。真空泵6用來抽吸反應(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，用實驗氣體對他們置換兩次，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)打開單向閥4，把高壓實驗氣體充入反應(yīng)釜IO，通過調(diào)壓閥2將反應(yīng)系統(tǒng)壓力維持在實驗所需的壓力。6)設(shè)定實驗溫度，啟動實驗裝置的溫度控制系統(tǒng)。利用恒溫水浴8對反應(yīng)釜10進行冷卻，直到反應(yīng)釜10中的溫度達到設(shè)定溫度。7)進行水合物形成實驗。實施例選用的復(fù)合型促進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,見表l。實驗步驟同上。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)合促進劑制備濃度<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>在上述條件下通過實驗得出，水合物形成的誘導(dǎo)時間在317min;儲氣密度在163mVm:以上。權(quán)利要求1、一種氣體水合物促進劑的制備方法，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，抽真空時間為40～50min；2)用實驗氣體對反應(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)打開單向閥(4)，把高壓實驗氣體充入反應(yīng)釜(10)，通過調(diào)壓閥(2)將反應(yīng)系統(tǒng)壓力維持在1MPa～30MPa；6)設(shè)定實驗溫度，啟動實驗裝置的溫度控制系統(tǒng)，利用恒溫水浴(8)對反應(yīng)釜(10)進行冷卻，直到反應(yīng)釜10中的溫度達到設(shè)定溫度；7)進行水合物形成實驗。全文摘要本發(fā)明提供一種氣體水合物促進劑的制備方法，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)量流量計計量消耗天然氣；由壓力、溫度變送器監(jiān)測反應(yīng)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(yīng)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(yīng)器內(nèi)水合物形成狀況。本發(fā)明的復(fù)合促進劑成本低，用量少，使水合物生成的條件降低，時間縮短，儲氣量增大，有效地提高了水合物生產(chǎn)經(jīng)濟效益。文檔編號C10L3/00GK101514300SQ20091003024公開日2009年8月26日申請日期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,王樹立申請人:江蘇工業(yè)學(xué)院