CN108003952B - 一种制备水合物的方法及植酸的应用 - Google Patents

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    • C07F9/09—Esters of phosphoric acids
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Abstract

本发明提供了一种制备水合物的方法及植酸的应用。其中，所述方法包括以分子式为C6H18O24P6的植酸为促进剂，以液相、和选自气体、液体和固体中的一种或多种的混合为原料制备水合物；所述液相为水或水和油的两相体系。本发明的促进剂能够有效促进水合物的生成，具有高效、低耗、稳定、环保、经济等特点，提供了非表面活性剂的新型水合物促进剂。

Description

一种制备水合物的方法及植酸的应用
技术领域
本发明涉及天然气水合物的衍生技术领域，具体的说，本发明涉及一种制备水合物的方法及植酸的应用。
背景技术
气体水合物是小分子气体和水在低温高压下生成的一种类似于冰状的非化学计量笼型化合物，在气体水合物中，水分子之间形成笼，气体分子利用与水分子之间的范德华力填充于笼中，气体分子和水分子之间没有固定的化学计量关系。
气体水合物受关注主要涉及到三个方面，其一，天然气水合物资源量巨大，可作为潜在的非常规能源；其二，天然气水合物形成和聚积容易堵塞管道，如何防止水合物堵塞油气输送管道也是一个重要的研究方向；其三，气体水合物相关的衍生技术涉及的领域也越来越广，主要包括天然气储运、气体混合物分离、海水淡化、污水处理、溶液浓缩、空调蓄冷等。但是水合物生成速率等问题极大程度上限制了气体水合物衍生技术的应用。通过改变反应釜的结构、加入化学添加剂均能强化水合物形成过程。
现已研究出多种不同的水合物促进剂，通过在水合物形成体系中添加一些添加剂能使水合物生成速度加快。这些促进剂大多为表面活性剂。因此，新型水合物促进剂的开发大多数朝着表面活性物质方向寻找或合成，这也是目前开发新型气体水合物促进剂的一个现状，寻找方向较为单一。因此，另寻其它非表面活性添加剂作为气体水合物促进剂不失为一个新的方向。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种制备水合物的方法。
本发明的另一目的在于提供植酸在制备水合物中的应用。
为达上述目的，一方面，本发明提供了一种制备水合物的方法，其中，所述方法包括以分子式为C6H18O24P6的植酸为促进剂，以液相、和选自气体、液体和固体中的一种或多种的混合为原料制备水合物；所述液相为水或水和油的两相体系。
所述的植酸也叫肌醇六磷酸，如下式所示：
Figure GDA0001551642720000021
本发明的植酸可以从市面上购买，同时也可以从植物种籽中提取。
根据本发明一些具体实施方案，其中，本发明的植酸可用于气体水合物、液体水合物或固体水合物的制备。
当制备气体水合物时，所述方法包括以分子式为C6H18O24P6的植酸为促进剂，以液相、和气体为原料制备水合物；所述液相为水或水和油的两相体系。
当制备液体水合物时，所述方法包括以分子式为C6H18O24P6的植酸为促进剂，以液相、和液体为原料制备水合物；所述液相为水或水和油的两相体系。
当制备固体水合物时，所述方法包括以分子式为C6H18O24P6的植酸为促进剂，以液相、和固体为原料制备水合物；所述液相为水或水和油的两相体系。
根据本发明一些具体实施方案，其中，当所述液相为水和油两相体系时，其中的油相为烃类中的一种或多种的混合。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述烃类选自碳原子数为7-30的直链或支链烷烃中的一种或多种的混合。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述烃类为柴油、汽油、凝析油、和原油中的一种或多种的混合。
根据本发明一些具体实施方案，其中，当所述液相为水和油两相体系时，其中的油相为柴油。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述水选自去离水、蒸馏水、自来水和工业用水中的一种或多种的混合。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述水合物为气体水合物时，所述气体选自甲烷、乙烷、和二氧化碳中的一种或多种的混合；或者
所述水合物为液体水合物时，所述液体选自环戊烷和/或四氢呋喃；或者
所述水合物为固体水合物时，所述固体选自TBAB(四丁基溴化铵)。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括将植酸和制备水合物所用的液相先配制成植酸的液相混合液，再用于制备水合物。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述混合液为溶液或悬浊液或乳浊液。
根据本发明一些具体实施方案，其中，以配制植酸的液相混合液所用的水的质量为100％计，植酸的质量用量为0.01-5％。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括以水和选自气体、液体和固体中的一种或多种的混合为原料在温度-20-100℃，压力0-100.0MPa的条件下制备水合物。
根据本发明一些具体实施方案，其中，制备水合物的温度为-20-20℃。
根据本发明一些具体实施方案，其中，制备水合物的压力为0.1-20MPa。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括将植酸先配制成植酸的液相混合液，将配制的植酸的液相混合液加入反应釜中，加入气体、液体和固体中的一种或多种的混合气体，然后在设定的反应条件下制备水合物。
根据本发明一些具体实施方案，其中，当制备的是气体水合物时，气体是通入植酸的液相混合液中。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括加入气体、液体和固体中的一种或多种的混合后，在转速1000-1200r/min下搅拌，并在设定的反应条件下制备水合物。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括将配制的植酸的液相混合液加入反应釜后，先排出反应釜和管路中的空气，再加入气体、液体和固体中的一种或多种的混合，然后在设定的反应条件下制备水合物。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法具体可以包括：
若为水体系，则将上述配制好的溶液注入可视高压反应釜中，将反应釜以及所有联接的管线与接口抽真空，排除反应釜、管线等的空气。设定水浴温度，当釜内温度达到实验温度时，保持釜内温度稳定，并向釜内通入甲烷气体，达到实验压力后停止进气，开启搅拌(1000～1200r/min)，实验数据可通过数据采集系统进行采集，可以结合视窗观察与压力曲线判断水合物生成。
若为水和油多液相体系，刚将配好的的溶液再加一定体积的油一起注入可视高压反应釜中，后面实验步骤与水体系水合物形成过程的操作相同。
另一方面，本发明还提供了分子式为C6H18O24P6的植酸在制备水合物中的应用。
综上所述，本发明提供了一种制备水合物的方法及植酸的应用。本发明的方案具有如下优点：
本发明的促进剂能够有效促进水合物的生成，具有高效、低耗、稳定、环保、经济等特点，提供了非表面活性剂的新型水合物促进剂。
附图说明
图1为本发明实施例所用反应装置的示意图；
其中，各附图标号说明如下：
1,2-温度传感器；3-压力传感器；4-气瓶；5-接电源；6-磁力搅拌；7-水浴；8-水浴进水阀；9-进液阀；10-排气阀；11-水浴出水阀；12-可视窗；13-排液阀；14-进气阀；15-三通接头；16-数据采集系统；
图2为实施例1的温度压力曲线图；
图3为实施例2的温度压力曲线图。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
利用如图1所示的反应设备，甲烷在主体水体系水合物形成过程实验。实验分为两组，一组是甲烷在主体水相水合物形成过程，水相中不加植酸。另一组是甲烷在主体水相水合物形成过程，水相中加入一定量的植酸。
未加植酸的水的体积为200ml，将水注入高压反应釜。打开恒温水浴系统，待釜内温度稳定到1℃，开始通入甲烷气体，实验压力为6.00MPa，开始计时，设置机械搅拌器转速为1000r/min，开启搅拌，因初始压力较高、温度较低，进气后不久会形成水合物，可在视窗中观察到。随着反应进行，釜内水合物越来越多，直到压力下降变缓，待压力稳定时压力为5.65MPa。
加入植酸的水的体积为200ml，植酸的含量为水含量质量分数的0.5％。配制好的植酸溶液注入高压反应釜。实验过程与上述未加植酸实验过程相同。实验温度为1℃，开始通入甲烷气体，实验压力为5.94MPa。本次实验最终压力为4.97MPa。
两次实验压力随时间变化曲线如图2所示。由图2反应出加入植酸后，压力随时间变化较未加植酸时快，说明其能促进甲烷水合物生成过程。另外，加入植酸后压力下降幅度也比未加入植酸要大，说明同时还能增大储气量。
实施例2
甲烷在(油+水)体系水合物形成过程。实验分为两组，一组是甲烷在(油+水)体系水合物形成过程，体系中不加植酸。另一组是甲烷在(油+水+植酸)体系水合物形成过程，植酸加入量根据情况而定，本例中列出了0.5与1.0％的植酸。植酸的含量为相对于水的质量分数。
针对甲烷在(油+水)体系，量取40ml植酸水溶液与160ml柴油混合，水与柴油两相混合液注入高压反应釜。打开恒温水浴系统，待釜内温度稳定到1℃，开始通入CH4气体，实验压力为8.37MPa，开始计时，设置机械搅拌器转速为1000r/min，开启机械搅拌器，至水合物形成开始计时为0s,由于压力比较高，温度较低，形成水合物时间较快，随着反应进行，釜内水合物越来越多，经过1479s的时间，压力为5.87MPa(温度压力变化如图3所示)。
针对甲烷在(油+水+植酸)体系，称量一定量的植酸，两次植酸的量分别为水的质量的0.5％与1.0％；量取40ml植酸水溶液与160ml柴油混合，(油+水+植酸)注入高压反应釜。实验过程与甲烷在(油+水)体系相同，实验温度为1℃，实验初始压力为分别为8.2MPa和8.34MPa。经过1479s的时间，压力分别为4.97MPa和4.78MPa，可见加入植酸确实能加快水合物形成速率，同时也能加大形成水合物的量。

Claims (7)

1.一种制备水合物的方法，其中，所述方法包括以分子式为C6H18O24P6的植酸为促进剂，以液相、和选自气体、液体和固体中的一种或多种的混合为原料制备水合物；所述液相为水和油的两相体系，所述方法包括将植酸和制备水合物所用的液相先配制成植酸的液相混合液，再用于制备水合物，以配制植酸的液相混合液所用的水的质量为100%计，植酸的质量用量为0.01-5%；所述方法包括以液相和选自气体、液体和固体中的一种或多种的混合为原料在温度-20℃-20℃，压力0.1-20MPa的条件下制备水合物，油相选自碳原子数为7-30的直链或支链烷烃中的一种或多种的混合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碳原子数为7-30的直链或支链烷烃为柴油、汽油、凝析油、和原油中的一种或多种的混合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述水合物为气体水合物时，所述气体选自甲烷、乙烷、和二氧化碳中的一种或多种的混合；或者
所述水合物为液体水合物时，所述液体选自环戊烷和/或四氢呋喃；或者
所述水合物为固体水合物时，所述固体选自TBAB。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合液为溶液或悬浊液或乳浊液。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括将植酸先配制成植酸的液相混合液，将配制的植酸的液相混合液加入反应釜中，加入气体、液体和固体中的一种或多种的混合，然后在设定的反应条件下制备水合物。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法包括加入气体、液体和固体中的一种或多种的混合后，在转速1000-1200 r/min下搅拌，并在设定的反应条件下制备水合物。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法包括将配制的植酸的液相混合液加入反应釜后，先排出反应釜和管路中的空气，再加入气体、液体和固体中的一种或多种的混合，然后在设定的反应条件下制备水合物。
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