[發(fā)明專利]無機復(fù)合氣體水合物促進劑及在制備高儲氣密度氣體水合物中的應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113398845B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王衛(wèi)星;牛曉春;張聿;王玉杰
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B01J3/04
• 分類號: B01J3/04;C10L3/10
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發(fā)明屬于氣體水合物促進劑的技術(shù)領(lǐng)域，公開了無機復(fù)合氣體水合物促進劑及在制備高儲氣密度氣體水合物中的應(yīng)用。所述氣體水合物促進劑，包括無機復(fù)合促進劑，所述無機復(fù)合促進劑為硼酸與無機堿的水溶液，所述硼酸在氣體水合物促進劑中的濃度為0.01～1wt％；所述無機堿在氣體水合物促進劑中的濃度為0.001～1wt％。本發(fā)明的氣體水合物促進劑在制備高儲氣密度氣體水合物中的應(yīng)用。本發(fā)明的氣體水合物促進劑用量少、反應(yīng)動力學(xué)快、儲氣量大、原料來源廣泛、脫氣時無泡沫產(chǎn)生、對環(huán)境友好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無機復(fù)合氣體水合物促進劑及其在制備高儲氣密度氣體水合物中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

甲烷(天然氣的主要成分)是最清潔的化石能源。然而，甲烷易燃易爆，在工業(yè)利用過程中的主要困難是儲存。目前，工業(yè)上甲烷常用儲存方法是低溫液化(113K)和室溫高壓壓縮(200-300個大氣壓)，不但投資大、生產(chǎn)成本高，而且還存在潛在的安全問題。

水是甲烷儲存的理想介質(zhì)，它可以與甲烷形成分子式為CH₄·5.75H₂O的甲烷水合物，即可燃冰。理論上，甲烷水合物的儲氣密度為154.9mg/g。然而，在靜態(tài)體系中，甲烷水合物的形成是一種緩慢的氣/液界面反應(yīng)，這也是阻礙水合物工業(yè)化進程的主要原因。目前已經(jīng)提出了多種方法來解決該問題，包括：通過噴霧、攪拌、鼓泡增大氣/液接觸面的機械強化方法，以及通過在水中添加表面活性劑來改變?nèi)芤旱奈⒂^結(jié)構(gòu)、使用多孔載體或“干水”增加氣/液接觸面積的靜態(tài)物理化學(xué)強化法。與其他方法相比，在靜態(tài)體系中加入表面活性劑，特別是陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)能高效地加快水合物形成動力學(xué)。然而，即使SDS在較低濃度下使用，也會產(chǎn)生大量泡沫，易堵塞污染管線。同時，大多數(shù)的表面活性劑來源于不可再生的石油基原料，大量使用會造成嚴重的環(huán)境問題。環(huán)境友好型促進劑如天然產(chǎn)物可以顯著加快甲烷水合物的形成動力學(xué)，然而較高的成本可能成為其大規(guī)模實際應(yīng)用的潛在障礙。

近來，我們發(fā)現(xiàn)硼酸溶液，能夠有效促進甲烷水合物的形成，但其儲氣密度相對較低。本發(fā)明采用無機復(fù)合物作為氣體水合物促進劑，為水合物的大規(guī)模發(fā)展提供了一種經(jīng)濟、可持續(xù)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠高效、快速促進氣體水合物生成的無機復(fù)合氣體水合物促進劑及其在制備高儲氣密度氣體水合物中的應(yīng)用。本發(fā)明將無機復(fù)合物作為水合物的促進劑，用以制備高儲氣密度氣體水合物，具有用量少、反應(yīng)動力學(xué)快、儲氣量大、原料來源廣泛、脫氣時無泡沫產(chǎn)生、對環(huán)境友好等優(yōu)點。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種氣體水合物促進劑，包括無機復(fù)合促進劑。

所述無機復(fù)合促進劑為硼酸與無機堿的水溶液，具體是由硼酸和無機堿溶于水中得到。

所述硼酸在氣體水合物促進劑中的濃度為0.01～1wt％，優(yōu)選為0.1～0.3wt％。

所述無機堿為氨水、氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋅、氫氧化鋁、氫氧化銅、氫氧化鉍、氫氧化鍶、氫氧化鑭、氫氧化銦、氫氧化銫、氫氧化鐵、氫氧化鋯、氫氧化鈰、氫氧化鍺、氫氧化錫、氫氧化銻、氫氧化碲中的一種以上。

所述無機堿在氣體水合物促進劑中的濃度為0.001～1wt％，優(yōu)選為0.005～0.04wt％。

所述氣體水合物促進劑在制備高儲氣密度氣體水合物中的應(yīng)用。

所述應(yīng)用，具體包括以下步驟：向裝有氣體水合物促進劑的高壓反應(yīng)釜中，低溫下通入高壓氣體，反應(yīng)，獲得高儲氣密度的固態(tài)氣體水合物。

所述氣體為甲烷、二氧化碳、氫氣、氧氣、氮氣、硫化氫、氬氣、氪氣、氙氣、乙烷、乙烯、丙烷中的一種以上。