[發明專利]一種基于環狀超分子包裹特性制備可燃冰的快捷方法

有效

• 申請號: 202010196757.8
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111471504B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 沈威;何衛;萬方亮;夏孝杰
• 申請（專利權）人: 深圳市燃氣集團股份有限公司;深圳市深燃燃氣技術研究院
• 主分類號: C10L7/00
• 分類號: C10L7/00;C10L3/10
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉;王永文

本發明公開一種基于環狀超分子包裹特性制備可燃冰的快捷方法，包括步驟：將超分子環狀化合物經親水性官能團修飾或者在水中加入酸或堿，使超分子環狀化合物溶于水中，形成超分子環狀化合物水溶液；其中所述超分子環狀化合物為環糊精、葫蘆脲和磺化杯芳烴中的一種；在冰鹽浴中使超分子環狀化合物水溶液溫度降到零下5?10℃，然后將烷烴氣體通入到降溫后的超分子環狀化合物水溶液中，并攪拌，得到可燃冰。本發明通過超分子環狀化合物對小分子烷烴的包裹實現對其大規模的捕集效應，捕集后的小分子烷烴能夠穩定的存在于冰水中，通過攪拌使得小分子烷烴能與水迅速形成烷烴類固體水合物并凝聚成固體冰狀物，其存在狀態穩定，易于取樣和檢測。

技術領域

本發明涉及能源技術領域，尤其涉及一種基于環狀超分子包裹特性制備可燃冰的快捷方法。

背景技術

天然氣水合物(Natural Gas Hydrate,簡稱NGH)，是由小分子烴類(主要是CH₄)與水分子在低溫和高壓條件下依靠范德華力形成的一種非化學計量性籠型晶體物質。在標準狀態下，1m³的天然氣水合物可以釋放出164m³的甲烷氣體和0.87m³的水，是一種儲存甲烷能力極強的清潔能源。作為一種新的礦產資源，由于其儲量豐富，分布范圍廣，儲能密度高，且燃燒生成物清潔無污染的特點，被國內外專家學者廣泛認為是21世紀最有潛力的新型接替能源。我國于2017年11月3日正式將天然氣水合物列為新礦種,成為我國第173個礦種。此外，水合物技術在油氣儲運、氣體混合物分離、海水淡化及溫室氣體的海底封存等領域也有著廣泛應用前景。

目前的技術是在低溫和高壓下(約6Mpa，60個大氣壓)制備天然氣水合物，天然氣水合物能否合成主要應滿足以下兩個條件：(1)反應體系應滿足相平衡溫度、壓力要求；(2)反應體系內存在一定量的“自由水”。也就是說，在一定壓力下的水合反應中，只有當反應體系的溫度達到天然氣水合物形成的臨界溫度，即水合物的相平衡溫度以下，才能形成天然氣水合物。反之則不然，事實上，天然氣水合物的形成存在一臨界溫度，即水合物能夠穩定存在的最高溫度，當反應體系溫度超過該臨界溫度時，則無法形成天然氣水合物。此外，水合反應能否發生還受其他因素影響，如氣體流速、有無晶核存在、水合物分解液的記憶效應、有無攪動、有無化學添加劑等。目前。水合物強化生成技術與方法仍停留在實驗模擬和理論探索階段；雖然不同物理、化學強化方式在提高水合物生成速率方面也有一定顯著成果，但仍存在諸多問題，針對不同物理、化學強化方式的優缺點，目前的合成可燃冰主要著眼于改變以下幾個因素：一是物理強化方法，改善氣液間的接觸面積、提高反應生成熱的傳遞速率。二是化學強化方法，主要著眼于微觀方面來増強水合物的反應速率，例如減小氣液表面張力、增大氣體在液相中的擴散系數。三是壓力擾動:為水合物的生成提供驅動力，減小了生成的水合物層中氣/液兩相之間的擴散阻力，也減小了鼓泡過程中包裹在上升氣泡表面水合物薄層內外的氣/液之間進一步擴散的阻力。

目前的技術存在以下幾個明顯的缺點：一是反應壓力高，一般要求在3-6Mpa(30-60個大氣壓)下進行反應，對壓力容器的要求較高，而且需要壓力容器必須透明，這就需要用到有機玻璃高壓反應釜，成本較高。二是反應條件苛刻，需要壓力擾動，鼓泡，晶核誘導等內外部干擾才能逐漸形成水合物晶核并逐漸擴大。三是反應時間長，從晶核出現到天然氣水合物形成往往需要24-48小時時間，夜間反應需要有人值守。四是反應裝置搭建復雜，需要反應釜、空氣壓縮機、增壓泵、真空泵、低溫水浴箱及溫度、壓力數據采集系統，對于實驗成本要求較高。五是天然氣水合物不穩定，在壓力解除并且緩慢升溫時，水合物會迅速分解，不利于保存，也不利于測定其化學結構。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于環狀超分子包裹特性制備可燃冰的快捷方法。

本發明的技術方案如下：

一種基于環狀超分子包裹特性制備可燃冰的快捷方法，其在，包括步驟：