[發(fā)明專利]一種復(fù)合型氣體水合物促進(jìn)劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310255793.7
• 申請(qǐng)日: 2013-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN103318890A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樹立;張琳;徐小軍;李工;周詩崠;李恩田
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B31/20
• 分類號(hào): C01B31/20;B01D53/62
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體水合物強(qiáng)化生成技術(shù)及水合物法應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種強(qiáng)化CO₂水合物形成的復(fù)合動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。

技術(shù)背景

氣體水合物即為氣體分子和水分子在高壓低溫條件下相互作用而生成是一種類似冰的籠形晶體化合物。由于構(gòu)成水合物的氣體分子的種類和數(shù)量各不相同，氣體水合物不具有固定的化學(xué)計(jì)量。通過氫鍵相互連接的水分子形成發(fā)散的晶格網(wǎng)絡(luò)，受到范德華力約束的氣體分子填充于在網(wǎng)絡(luò)孔穴中，氣體分子的填充度決定了水合物的穩(wěn)定性。早在1990年，Gudmundsson等就提出水合物法固態(tài)儲(chǔ)存天然氣概念，從此氣體水合物工業(yè)應(yīng)用技術(shù)便得到了世界各國的關(guān)注與認(rèn)可。

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，燃煤量的不斷增加，大量的溫室氣體排放到大氣，已經(jīng)使生態(tài)環(huán)境不堪重負(fù)，據(jù)統(tǒng)計(jì)造成溫室效應(yīng)的溫室氣體中CO₂占60%。2009年世界氣候大會(huì)指出CO₂的減排是亟待解決的重要問題，引發(fā)了世界各國關(guān)于回收CO₂氣體的技術(shù)研究。目前減少CO₂排放量的主要思路有三種，1、提高能源利用率和轉(zhuǎn)化率。2、開發(fā)利用新能源，減少化石燃料的使用量3、收集并封存大氣中的CO₂氣體。現(xiàn)有的CO₂捕集方法主要包括：物理吸附法、化學(xué)吸收法和膜分離吸附等。近些年，利用水合物法捕集CO₂得到廣泛關(guān)注，實(shí)驗(yàn)證明，氣體水合物法能有效地分離、回收并長時(shí)間儲(chǔ)存CO₂等多種氣體。與以往的CO₂捕集方法相比，水合物法封存CO₂技術(shù)具明顯優(yōu)勢，比如：生成條件容易實(shí)現(xiàn)，儲(chǔ)氣能力強(qiáng)并且安全可靠等。目前該技術(shù)遇到如水合物生成速率慢，儲(chǔ)氣密度低等一些技術(shù)難題，要實(shí)現(xiàn)水合物法捕集儲(chǔ)存CO₂技術(shù)，滿足工業(yè)化應(yīng)用的需要，首先應(yīng)降低CO₂水合物的生成條件、提高生成速率和儲(chǔ)氣量。因此，開發(fā)高效的水合物促進(jìn)劑是目前的研究重點(diǎn)，也是實(shí)現(xiàn)水合物法工業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)。

本發(fā)明針對(duì)以上問題，提出一種高效的復(fù)合型氣體水合物促進(jìn)劑。該促進(jìn)劑可以有效地促進(jìn)氣體水合物的生成，降低水合物的相平衡點(diǎn)，縮短誘導(dǎo)時(shí)間，提高水合物的反應(yīng)速率和儲(chǔ)氣密度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)難題，提出一種高效的復(fù)合型氣體水合物促進(jìn)劑用來強(qiáng)化CO₂水合物生成。該促進(jìn)劑可以完全生物降解，不造成任何環(huán)境負(fù)擔(dān)，水合物分解后促進(jìn)劑可以循環(huán)使用。

為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，本發(fā)明采用的促進(jìn)劑由一種含表面活性基團(tuán)的離子液體與烷基多糖苷（APG）復(fù)配得到，其質(zhì)量濃度分別為0～900ppm和200～1500ppm，二者摩爾濃度比為1:1.3～1:2。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述促進(jìn)劑中的離子液體為1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸離子液體，陰離子為十二烷基苯磺酸根，陽離子為1-(3-磺酸基)丙基哌啶，二者摩爾濃度比為1:0.8～1:1.2，其分子結(jié)構(gòu)如下：

上述離子液體的具體制備方法為：將哌啶滴加到1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯的甲苯溶液里，在30℃的溫度下反應(yīng)，經(jīng)洗滌、烘干后形成內(nèi)鎓鹽，將內(nèi)鎓鹽溶于水制成溶液，滴加等摩爾質(zhì)量的十二烷基苯磺酸，水浴加熱得到具有表面活性功能的1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸離子液體。將其溶于水，得到濃度范圍為0～900ppm的水溶液。應(yīng)用溫度為-10～30℃，壓力0～35Mpa。

復(fù)合促進(jìn)劑由1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸離子液體和烷基多糖苷（APG）復(fù)配得到。離子液體與烷基多糖苷（APG）具有良好的協(xié)同作用，二者分子結(jié)構(gòu)中的六圓環(huán)結(jié)構(gòu)為水合物晶核提模板，所需APG濃度范圍是200～1500ppm，使用時(shí)二者的摩爾濃度比為1:1.3～1:2，總摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%～0.25%。使用方法為：進(jìn)行CO₂水合物生成促進(jìn)實(shí)驗(yàn)前，將離子液體與APG按指定比例混合，制備成復(fù)合促進(jìn)劑水溶液，然后用于CO₂水合物生成。

本發(fā)明采用的制備裝置和反應(yīng)裝置主要包括電子分析天平、界面張力儀、氣體水合物高壓反應(yīng)裝置等。