[發明專利]四氫噻吩作為水合物促進劑的應用

有效

• 申請號: 201310426155.7
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103466547A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 李小森;呂秋楠;陳朝陽;馮景春;李剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C01B3/50
• 分類號: C01B3/50;C01B3/02;C01B31/20;C01B21/04;B01D53/00;C10L3/10;C07C7/00;C07C11/04;C07C9/04;C07C9/06
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江

技術領域：

本發明涉及氣體水合物生成及應用技術領域，具體涉及四氫噻吩作為水合物促進劑的應用。

背景技術：

氣體水合物（以下簡稱水合物）是一種由小分子氣體（如CH₄、C₂H₆、CO₂等）與主體水分子在低溫、高壓環境下形成的非化學計量結晶狀籠型化合物。在水合物中，主體水分子通過氫鍵在空間相連，形成一系列多面體孔穴，當這些孔穴被氣體分子填充后，使其具有熱力學穩定性，對應于潛熱的熱能被蓄積、儲存在形成的籠型水合物的晶體中。由于氣體水合物具有這種獨特的物理化學特性，人們提出將水合物方法應用于氣體儲運、污水處理、海水淡化、氣體分離、溶液提濃、蓄熱等方面。水合物自然形成條件苛刻、速率緩慢，極大地限制了水合物方法的應用，因此提高水合物形成溫度，提高水合物生成速率是水合物技術成功應用于以上領域的關鍵。為了提高水合物形成溫度，提高水合物生成速率，國內外許多研究者向水中添加化學添加劑促進水合物的生成，研究最多的化學添加劑主要有十二烷基硫酸鈉（SDS）、四丁基溴化銨（TBAB）、四氫呋喃（THF）、十二烷基三甲基溴化銨（DTAB）季銨鹽等。這些添加劑均不同程度地促進水合物生成，但促進效果仍不理想，形成速率仍難以滿足實際應用的要求。同時這些添加劑均溶于水，為了避免廢液對環境和水體的污染，需對其進行后續處理，給氣體水合物工業化帶來極大的阻礙。因此，尋找一種便于回收利用且促進效果好的水合物促進劑是氣體水合物方法成功應用的關鍵。

發明內容：

本發明的目的是提供四氫噻吩作為水合物促進劑的應用，四氫噻吩作為一種便于回收利用且促進效果好的水合物促進劑，解決了當前氣體水合物方法應用過程中存在的水合物生成條件苛刻、反應速率慢，廢液難處理等問題。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：

四氫噻吩作為水合物促進劑得以應用。

其優選反應條件為：在水合物生成反應前，向水中添加四氫噻吩作為水合物促進劑，在5～30℃和0.01～5.0MPa應用條件下通入反應氣體，充分混合后快速生成水合物。

四氫噻吩的優選體積分數為7.4～14.8%，體積分數高于14.8%，則促進劑四氫噻吩過量。

所述水合物反應氣體為CH₄、CO₂、N₂、H₂、SO₂、O₂、C₂H₆、C₂H₄、C₃H₈中的任一種。

四氫噻吩化學結構式為由于四氫噻吩具有環狀結構，可填充水合物結構中的大籠晶穴，極大地降低了水合物生成條件，提高水合物形成溫度，小分子氣體如：CH₄、CO₂、N₂、H₂、SO₂、O₂、C₂H₆、C₂H₄、C₃H₈填充水合物籠型結構中的大孔穴和小孔穴。

當應用溫度在5～30℃之間，應用壓力在0.01～5.0Mpa時，水合物生成速率在0.1～0.5mol·min^-1·m^-3，極大地促進了氣體水合物生成。

生成的固體水合物經分解后得到氣相和液相，其中液相由于四氫噻吩不溶于水而與水自動分層，從而分離出四氫噻吩，可作為水合物促進劑回收再利用。

總之，本發明具有如下有益效果：四氫噻吩作為不溶于水且沸點高的水合物促進劑極大地降低了水合物生成條件，提高水合物形成溫度，可使氣體水合物生成溫度在相同壓力下提高20～29℃，極大地促進了氣體水合物生成，水合物生成速率達0.1～0.5mol·min^-1·m^-3，且四氫噻吩可作為水合物促進劑回收再利用。

附圖說明：

圖1是純CH₄水合物和分別添加了四氫噻吩促進劑作用下的相平衡曲線。

具體實施方式：

以下是對本發明的進一步說明，而不是對本發明的限制。

實施例1：