本發(fā)明涉及天然氣水合物快速制備相關(guān)，尤其涉及一種仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置。

背景技術(shù)：

1、天然氣水合物具備較強(qiáng)的儲(chǔ)氣能力、溫和儲(chǔ)存條件和較高的安全性。與傳統(tǒng)天然氣儲(chǔ)運(yùn)方式相比，使用天然氣水合物作為載體的運(yùn)輸方式更加經(jīng)濟(jì)安全，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，較低的水向水合物轉(zhuǎn)化率使得其在商業(yè)應(yīng)用中具有挑戰(zhàn)性，選擇合適的促進(jìn)水合物生成方式是這類(lèi)技術(shù)成功的關(guān)鍵。

2、為了實(shí)現(xiàn)天然氣水合物的工業(yè)化生產(chǎn)，探索了包括物理法、外場(chǎng)作用和添加劑法等多種生成強(qiáng)化策略。其中，多孔介質(zhì)作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)材料顯示出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。這類(lèi)介質(zhì)通過(guò)其高比表面積和毛細(xì)作用特性，顯著增加氣水接觸面積，從而加速氣液間的傳質(zhì)和傳熱過(guò)程，提高水合物的生成速率和儲(chǔ)氣密度。然而，現(xiàn)有多孔介質(zhì)如活性炭、納米粒子和硅膠等存在一些局限性。活性炭和硅膠的吸附容量雖高，但在水合物形成中容易飽和，難以再生；納米粒子雖增強(qiáng)了傳質(zhì)效率，但其穩(wěn)定性和回收難度限制了實(shí)際應(yīng)用。這些缺點(diǎn)突顯了開(kāi)發(fā)新型水合物促進(jìn)材料的必要性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置，不僅能克服現(xiàn)有動(dòng)力學(xué)促進(jìn)材料的缺點(diǎn)，還能模擬自然界中樹(shù)木的高效水分和氣體交換機(jī)制，為天然氣水合物的商業(yè)利用和儲(chǔ)存提供一種創(chuàng)新且高效的解決方案。

2、本發(fā)明提供的具體技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供的一種仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置采用十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹(shù)狀吸水卡紙，所述仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置包括主干、沿所述主干的中心線對(duì)稱(chēng)分布在所述主干兩側(cè)的10個(gè)分支，所述主干的寬度自下向上逐漸遞減，所述分支沿所述主干的底部向上間隔分布，所述分支的長(zhǎng)度沿所述主干的長(zhǎng)度方向自下向上逐漸遞減，所述分支的長(zhǎng)度為分支在主干邊緣中心處至分支末端中心處的距離，所述分支的寬度沿遠(yuǎn)離所述主干的方向上先增大后變小。

4、可選的，所述主干的底部寬度是所述主干的頂部寬度的1.2倍~3倍，位于所述主干底部的分支的長(zhǎng)度是位于所述主干頂部的分支的長(zhǎng)度的1.5倍~2.5倍。

5、可選的，所述分支的長(zhǎng)度沿所述主干的長(zhǎng)度方向自下向上依次為22毫米、21毫米、15毫米、13毫米、10毫米，所述主干呈直立狀結(jié)構(gòu)，所述主干的底部寬度為27毫米，所述主干的頂部為半圓形結(jié)構(gòu)。

6、可選的，相鄰的兩個(gè)所述分支在所述主干的邊緣位置的中心點(diǎn)之間的距離沿所述主干的長(zhǎng)度方向自下向上逐漸增長(zhǎng)，其中，所述分支在所述主干的邊緣位置的中心點(diǎn)至所述主干底部的距離沿所述主干的長(zhǎng)度方向依次為22毫米、40毫米、59毫米、81毫米、104毫米。

7、可選的，所述分支沿其長(zhǎng)度方向被裁剪為三部分，所述分支的頂部為半圓形狀。

8、可選的，所述分支沿其長(zhǎng)度方向被裁剪為寬度相等的三部分，所述主干沿其長(zhǎng)度方向被裁剪為左右對(duì)稱(chēng)的兩部分，所述主干的裁剪線為所述主干長(zhǎng)度的三分之二~四分之三，所述主干的裁剪線貫穿所述主干的底部。

9、可選的，十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹(shù)狀吸水卡紙的比表面積為0.00496m2/g。

10、可選的，所述仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置采用十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹(shù)狀吸水卡紙采用如下方法制備：

11、將樹(shù)狀吸水卡紙浸泡在濃度為200ppm~500?ppm的十二烷基硫酸鈉溶液中20~40分鐘，浸泡溫度為15~25攝氏度；

12、樹(shù)狀吸水卡紙浸泡結(jié)束之后在80~120攝氏度下烘干50~70分鐘，烘干之后得到十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹(shù)狀吸水卡紙。

13、可選的，浸泡所述樹(shù)狀吸水卡紙的十二烷基硫酸鈉溶液的濃度為300?ppm，浸泡時(shí)間為30分鐘，浸泡溫度為20℃。

14、可選的，樹(shù)狀吸水卡紙浸泡結(jié)束之后的烘干溫度為100℃，烘干時(shí)間長(zhǎng)度為60分鐘。

15、本發(fā)明的有益效果如下：

16、本發(fā)明提供一種仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置采用十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹(shù)狀吸水卡紙，該仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置包括主干、沿主干的中心線對(duì)稱(chēng)分布在主干兩側(cè)的10個(gè)分支，主干的寬度自下向上逐漸遞減，分支沿主干的底部向上間隔分布，分支的長(zhǎng)度沿主干的長(zhǎng)度方向自下向上逐漸遞減，分支的長(zhǎng)度為分支在主干邊緣中心處至分支末端中心處的距離，分支的寬度沿遠(yuǎn)離主干的方向上先增大后變小，可以通過(guò)模仿自然樹(shù)木的形態(tài)，提供較大的表面積，使得更多的氣體與水分子能夠在促進(jìn)材料的表面上接觸，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效增加了氣液接觸面積，從而加速了水合物的生成過(guò)程，尤其是在有限的空間內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的氣體轉(zhuǎn)換和甲烷水合物的快速增長(zhǎng)，不僅能克服現(xiàn)有動(dòng)力學(xué)促進(jìn)材料的缺點(diǎn)，還能模擬自然界中樹(shù)木的高效水分和氣體交換機(jī)制，為天然氣水合物的商業(yè)利用和儲(chǔ)存提供一種創(chuàng)新且高效的解決方案。

技術(shù)特征：

1.一種仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，所述仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置采用十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹(shù)狀吸水卡紙，所述仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置包括主干、沿所述主干的中心線對(duì)稱(chēng)分布在所述主干兩側(cè)的10個(gè)分支，所述主干的寬度自下向上逐漸遞減，所述分支沿所述主干的底部向上間隔分布，所述分支的長(zhǎng)度沿所述主干的長(zhǎng)度方向自下向上逐漸遞減，所述分支的長(zhǎng)度為分支在主干邊緣中心處至分支末端中心處的距離，所述分支的寬度沿遠(yuǎn)離所述主干的方向上先增大后變小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，所述主干的底部寬度是所述主干的頂部寬度的1.2倍~3倍，位于所述主干底部的分支的長(zhǎng)度是位于所述主干頂部的分支的長(zhǎng)度的1.5倍~2.5倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，所述分支的長(zhǎng)度沿所述主干的長(zhǎng)度方向自下向上依次為22毫米、21毫米、15毫米、13毫米、10毫米，所述主干呈直立狀結(jié)構(gòu)，所述主干的底部寬度為27毫米，所述主干的頂部為半圓形結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，相鄰的兩個(gè)所述分支在所述主干的邊緣位置的中心點(diǎn)之間的距離沿所述主干的長(zhǎng)度方向自下向上逐漸增長(zhǎng)，其中，所述分支在所述主干的邊緣位置的中心點(diǎn)至所述主干底部的距離沿所述主干的長(zhǎng)度方向依次為22毫米、40毫米、59毫米、81毫米、104毫米。

5.根據(jù)權(quán)要求3或4所述的仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，所述分支沿其長(zhǎng)度方向被裁剪為三部分，所述分支的頂部為半圓形狀。

6.根據(jù)權(quán)要求3或4所述的仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，所述分支沿其長(zhǎng)度方向被裁剪為寬度相等的三部分，所述主干沿其長(zhǎng)度方向被裁剪為左右對(duì)稱(chēng)的兩部分，所述主干的裁剪線為所述主干長(zhǎng)度的三分之二~四分之三，所述主干的裁剪線貫穿所述主干的底部。

7.根據(jù)權(quán)要求3或4所述的仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹(shù)狀吸水卡紙的比表面積為0.00496m2/g。

8.根據(jù)權(quán)要求3或4所述的仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，所述仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置采用十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹(shù)狀吸水卡紙采用如下方法制備：

9.根據(jù)權(quán)要求8所述的仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，浸泡所述樹(shù)狀吸水卡紙的十二烷基硫酸鈉溶液的濃度為300?ppm，浸泡時(shí)間為30分鐘，浸泡溫度為20℃。

10.根據(jù)權(quán)要求8所述的仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，樹(shù)狀吸水卡紙浸泡結(jié)束之后的烘干溫度為100℃，烘干時(shí)間長(zhǎng)度為60分鐘。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置，屬于天然氣水合物制備相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，其采用十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹(shù)狀吸水卡紙，該仿生樹(shù)狀水合物促進(jìn)裝置包括主干、沿主干的中心線對(duì)稱(chēng)分布在主干兩側(cè)的10個(gè)分支，主干的寬度自下向上逐漸遞減，分支沿主干的底部向上間隔分布，分支的長(zhǎng)度沿主干的長(zhǎng)度方向自下向上逐漸遞減，分支的長(zhǎng)度為分支在主干邊緣中心處至分支末端中心處的距離，分支的寬度沿遠(yuǎn)離主干的方向上先增大后變小，可以通過(guò)模仿自然樹(shù)木的形態(tài)，提供較大的表面積，使得更多的氣體與水分子能夠在促進(jìn)材料的表面上接觸，有效增加了氣液接觸面積，從而加速了水合物的生成過(guò)程，尤其是在有限的空間內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的氣體轉(zhuǎn)換和甲烷水合物的快速增長(zhǎng)。

技術(shù)研發(fā)人員：黃晨醒,林日億,王新偉,鄭煒博,王奕雅,路暢,楊正大,張立強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油大學(xué)（華東）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21