CN1428082A - 促进气体水合物生长的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种促进气体水合物生长的方法，特别是用化学方法添加促进剂促进水合物生长的方法。能源与环境是决定一个国家可持续发展的重要战略。气体水合物作为未来有着重大潜力的新型清洁能源逐渐引起人们重视。本发明提供一种使用符合环保要求的能高效率提高气体水合物生长的速度的水合物促进剂的方法，使用这些促进剂浓度低、经济、环保，用于促进水合物的生长，降低水合物形成时的平衡压力，可满足不同的应用环境。
Description
本发明涉及一种促进气体水合物生长的方法，尤其是用化学的方法添加促进剂来促进水合物生长。
能源与环境是决定一个国家可持续发展的重要战略因素，引起世界各国的重视。目前我国主要能源是煤炭，由此引发了严重的环境问题，政府一直在采取措施发展煤的“洁净转化技术”。我国常规的油气资源并不丰富，初步估计到2010年，我国的石油缺口可能高达2亿吨，油气能源的危机会严重影响我国的经济发展和国家安全。气体水合物作为一种在未来有着重大潜力的新型清洁能源逐渐引起人们的重视。它有着清洁、优质、高效、低成本、少污染和蕴藏量丰富等特点。
水合物可广泛用于许多领域。利用水合物独特的储气能力，人们可用水合物的形式来储存和运输天然气，这是近年国外发展的新技术，将天然气转化为水合物后可以方便、经济、安全地储运天然气。笼状结构的天然气水合物中，空的水合物晶格就象一个高效的分子水平的气体储存器，每立方米水合物可储存160-180立方米天然气。利用此特性可以永久性地将CO2储存于海底，解决温室效应。
利用水合物技术可以实现空调蓄冷，这种混合气体水合物具有II型或H型结构，利用水合物释放过程的吸热原理可高温(8℃左右)储存冷量，实现电力调峰，节约能源，可用于空调蓄冷系统。
天然气转变为水合物(其平衡压力仅为40大气压)作为车用燃料可克服使用压缩天然气时的安全性不足、成本高等缺点。即水合物技术可用于天然气汽车，以便改善城市大气质量。
生成水合物的气体包括含有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、HZS、CO2和其它的烷烃中的一种或几种。生成水合物的物质还包括对大气臭氧层无破坏作用的氟化烃、氯化烃和氟氯烷烃中的一种或几种。
气体水合物是水与轻烃、CO2及H2S等小分子气体形成的非化学计量型晶体化合物(Clathrate)，或称笼型水合物、气体水合物(Gas hydrate)或水化物。可被看作是一类主一客体(host-guest)化合物或材料。水分子(氢键)形成一种点阵结构，气体分子则填充于点阵间的空穴。
水合物技术还可用海水淡化、混合物分离等目的。
以上提到的水合物技术都涉及到促进水合物生长的问题。加速水合物的生长，提高气体水合物的储气量才能让水合物技术成为可能以及促使新的技术产生。使用化学添加剂促进水合物生长在国内研究的不多，促进剂的研制对水合物生成动力学和相平衡都有着重要的影响，它为水合物技术的应用提供了有力地保障，解决某些水合物技术的“瓶颈”问题。
本发明的目的是提出一种符合环保要求的，能很高效率地提高气体水合物的生成速度的水合物促进剂。
本发明所提出的促进剂，包括表面活性剂类、水溶性或水分散性类的聚合物、离子型化合物和化学溶剂类以及将其中一类中的几种混合或二类以上的混合。
本发明提出的这四类促进剂还可与金属粉末或沸石等多孔径物质混合使用，促进效果有明显提高。这四类促进剂具体为：
表面活性剂：十二烷基硫酸钠(SDS)、磷酸脂或脂肪酸脂等及将可能发现的表面活性剂。
聚合物：含有乙烯基内酰胺单体的聚合物或共聚物。如聚乙烯基吡咯烷酮 (PVP)、聚乙烯基己内酰胺(PVCap)等及它们的共聚物或混合物。
离子型化合物：NaF、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、NaCl、CaCl2、MgCl2、CaSO4.、NaClO4、Ca(ClO4)2、NaH2PO4、Na2(HPO4)等及可能发现的其他离子型化合物。
化学溶剂：四氢呋喃、丙酮、甲醇等溶剂。
本发明所提出的促进水合物生长的方法，所涉及的上述促进剂和促进剂混合物可采用机械设备如化学品注射泵、管道三通、注射配件或本领域技术人员公知的其它装置，加入到制造水合物所需的水相或场合(反应器)中，促进剂用量占水的重量的0.01％-5％，比较适宜的用量为水重量的0.03％，促进剂使用条件适宜于一切能够满足生长水合物所需要的温度，压力反应场合。
本发明的特点是使用的促进剂浓度低、经济、环保，”用于促进水合物的生长，降低水合物形成时的平衡压力。通过不同促进剂的混合满足不同的应用环境。
实施例一
本实施例为天然气水合物。在3.8℃，3.9Mpa下，加入290ppm十二烷基硫酸钠后，甲烷储气速度增加了300倍，储气量增加了2倍多。
实施例二
本实施例为甲烷的气体水合物。在1-8℃，30-50Mpa下，加入100-1000ppm的次氯酸钙，储气量最高可达到170V/V(每立方米水合物可储存170立方米甲烷)。
实施例三
本实施例为甲烷的气体水合物，当加入十二烷基硫酸钠和次氯酸钙的混合物后，甲烷储气速度增加了600倍。
Claims (5)
1.一种促进气体水合物生长的方法，其特征在于用添加化学促进剂促进水合物生长，促进剂或促进剂混合物采用机械设备或公知的装置加入制造水合物所需的水相或反应场合中，促进剂用量占水重量的0.01％-5％，促进剂种类包括表面活性剂类、水溶性或水分散性类的聚合物、离子型化合物或化学溶剂类及将其中一类中的几种混合或二类以上的混合。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述的促进剂为，表面活性剂类十二烷基硫酸钠、磷酸脂或脂肪酸脂，聚合物类为含有乙烯基内酰胺单体的聚合物或共聚物或混合物，离子型化合物类为NaF、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、NaCl、CaCl2、MgCl2、CaSO4、NaClO4、Ca(ClO4)2、NaH2PO4、Na2(HPO4)、化学溶剂类四氢呋喃、丙酮或甲醇，促进剂可与金属粉末、沸石或多孔径物质混合使用。
3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述的促进剂添加的条件为能满足生成水合物所需的温度和压力。
4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述促进剂的用量占水重量的0.03％。
5.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述的机械设备包括注射泵、管道三通、注射配件。
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