CN1557734A - 一种利用磁化促进水合物生成的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用磁化技术来促进水合物生成的新方法，其特征是通过对参加反应的稀水溶液进行磁化以加速笼型水合物的生成，参加反应的稀水溶液动态流经磁场进行磁化。该方法可以在水合反应过程前对参加反应的稀水溶液进行磁化，也可以在水合反应中对参加反应的稀水溶液进行磁化。使用本发明的磁化技术来加速水合物的生成和缩短诱导期，磁化后水合物生成加快，诱导期明显缩短，效果显著。本方法与其他技术手段比起来成本低得多，不需要增加其他附属设备，而且便于实施。
Description
技术领域
本发明涉及磁化技术，即利用磁化技术来加速笼型水合物生成的方法。
背景技术
笼型水合物是由客体分子(可以是氮气，二氧化碳，天然气等气体分子或其他客体分子)填充在水分子结晶格架的空穴中，两者在低温和一定压力下通过范德华力结合在一起的简单化合物。笼型水合物有着广泛的应用；如利用制冷剂水合物来蓄冷，用天然气水合物来储运天然气，形成水合物来回收处理二氧化碳和进行化工提纯等等。而水合物在应用当中存在一个重大的有待解决的问题就是如何加速水合物生成速率的问题。水合反应一般存在一个诱导期，在诱导期内观察不到水合物的明显生成和反应各参数(如温度，压力等)的明显变化，而一旦经过诱导期，水合物即迅速生成，同时伴随有温度或压力的较大变化。
目前已经尝试了使用机构搅拌，化学试剂(如表面活性剂等)，物理场(如电磁波，超声场等)来加速水合物的生成速率，减少其诱导期，取得了许多成效。如Chem.Eng.sci 55(2000)4175-4187中曾经公开了采用表面活性剂的方法，武汉理工大学学报2002，24(12)，21-23曾经公开了采用超声波技术的方法，但使用机械搅拌会使生成的水合物包含大量的水分，需增加附属设备使水合物分离，成本和能耗将大大增加。而使用超声波也将增加超声设备的投资，都不是很理想的方法。
《中国科学B辑》2003，33(1)：89-96曾经公开了采用静态磁场磁化促进制冷剂气体水合物的生成过程的方法，但是对于应用于天然气水合物的生成过程没有涉及。而且，静态磁场磁化是在反应釜里面直接施加磁场，必须考虑反应器的设计，尤其是对于生成压力较高的气体水合物，对反应器设计的要求比较高，不方便实施。
发明内容
本发明提出利用磁化的方法来加速水合物的生成过程，即在水合反应过程中或水合反应前让参加反应的稀水溶液流过磁场作切割磁力线运动，进行磁化，磁化后稀水溶液的结构和性质会发生一系列微妙的变化，水合反应会加速。
磁化可以是在水合反应前或水合反应当中进行，可以是磁化稀水溶液，也可以是磁化制冷剂(液态)等客体分子，还可以是两者的混合液。所说的稀水溶液可以是水，也可以是水配制成的溶液。稀水溶液温度范围在冰点以上至45℃。
如果是在水合反应前对稀水溶液进行磁化，则先将配制好的用来生成水合物的稀水溶液以一定流速通过一定强度的磁场(多次)，让稀水溶液做切割磁力线运动。将稀水溶液注入水合物反应器(耐压10-50MPa)，控制反应器内的温度，再通入气体到一定压力。稀水溶液和气体在合适条件下经过诱导期，开始反应生成水合物。如果是在水合反应进行当中对稀水溶液进行磁化，将稀水溶液注入水合物反应器(耐压10-50MPa)，控制反应器内的温度，再通入气体到一定压力。利用高压泵将水合物反应器内稀水溶液抽出循环流经磁化器进行磁化。所采用的磁场强度范围一般在800-10000Gs之间，稀水溶液通过磁场流速一般在0.1m/s-6m/s之间。其中磁场强度在3000-3800Gs之间，稀水溶液流速在0.5-2.5m/s之间时效果更好。在上述条件下磁化后水合物生成加快，诱导期明显缩短。
使用本发明的磁化技术来加速水合物的生成和减少诱导期，磁化后水合物生成加快，诱导期明显缩短，效果显著。本方法与其他技术手段比起来成本低得多，不需要增加其他附属设备，而且便于实施。
附图说明
附图1说明了稀水溶液磁化过程，在水合反应过程中或水合反应前让参加反应的稀水溶液流过磁场作切割磁力线运动，进行磁化。
附图2说明了本发明所使用的工艺流程。
具体实施方式
实施例
实施例一
本实施例为利用磁化加速天然气水合物生成的施加方式(采用在水合反应前进行磁化)。先将配制好的稀水溶液(200ppm十二烷基硫酸钠)以1.6m/s的速度流过强度为3300Gs的磁场，磁化次数定为10次。磁化后利用水合反应器(由不锈钢制成，耐压20Mpa，容积195ml，无搅拌)内真空将稀水溶液吸入。控制反应釜内温度(一般为270K至290K左右，本例为274K)当温度达到设定值后，将天然气(摩尔成分为甲烷91.98％，乙烷5.06％，丙烷2.96％)通入反应器。调节反应器内天然气压力到设定值(本例为4.50MPa)，关闭气源。反应器内稀水溶液和天然气经过诱导期，生成天然气水合物，在这一过程中釜内压力会逐渐下降，温度会出现一个上升过程。在该条件下水合物生成的诱导期平均缩短至47.1分钟。而同等条件下没有经过磁化处理过的水合反应的诱导期是99.8分钟。
实施例二
本实施例为利用磁化加速天然气水合物生成的施加方式(采用在水合反应前进行磁化)。先将配制好的稀水溶液(200ppm十二烷基硫酸钠)以0.1m/s的速度流过强度为800Gs的磁场，磁化次数定为10次。磁化后利用水合反应器(由不锈钢制成，耐压20Mpa，容积195ml，无搅拌)内真空将稀水溶液吸入。控制反应釜内温度(一般为270K至290K左右，本例为274K)当温度达到设定值后，将天然气(摩尔成分为甲烷91.98％，乙烷5.06％，丙烷2.96％)通入反应器。调节反应器内天然气压力到设定值(本例为4.50MPa)，关闭气源。反应器内稀水溶液和天然气经过诱导期，生成天然气水合物，在这一过程中釜内压力会逐渐下降，温度会出现一个上升过程。在该条件下水合物生成速度加快，诱导期缩短。
实施例三
本实施例为利用磁化加速天然气水合物生成的施加方式(采用在水合反应前进行磁化)。先将配制好的稀水溶液(200ppm十二烷基硫酸钠)以5m/s的速度流过强度为10000Gs的磁场，磁化次数定为10次。磁化后利用水合反应器(由不锈钢制成，耐压20Mpa，容积195ml，无搅拌)内真空将稀水溶液吸入。控制反应釜内温度(一般为270K至290K左右，本例为274K)当温度达到设定值后，将天然气(摩尔成分为甲烷91.98％，乙烷5.06％，丙烷2.96％)通入反应器。调节反应器内天然气压力到设定值(本例为4.50MPa)，关闭气源。反应器内稀水溶液和天然气经过诱导期，生成天然气水合物，在这一过程中釜内压力会逐渐下降，温度会出现一个上升过程。在该条件下水合物生成速度加快，诱导期缩短。
实施例四
本实施例为利用磁化加速天然气水合物生成的施加方式(采用在水合反应过程中进行磁化)。利用水合反应器(由不锈钢制成，耐压20Mpa，容积195ml，无搅拌)内真空将稀水溶液(200ppm十二烷基硫酸钠)吸入。控制反应釜内温度(一般为270K至290K左右，本例为274K)当温度达到设定值后，将天然气(摩尔成分为甲烷91.98％，乙烷5.06％，丙烷2.96％)通入反应器。调节反应器内天然气压力到设定值(本例为4.50MPa)，关闭气源。利用高压泵将稀水溶液从反应器内抽出流经磁化器(流速为0.1m/s，磁场强度为800Gs的磁场)再送回反应釜，稀水溶液循环流动。经过磁化后，水合物生成速度加快，诱导期明显缩短。
实施例五
本实施例为利用磁化加速天然气水合物生成的施加方式(采用在水合反应过程中进行磁化)。利用水合反应器(由不锈钢制成，耐压20Mpa，容积195ml，无搅拌)内真空将稀水溶液(200ppm十二烷基硫酸钠)吸入。控制反应釜内温度(一般为270K至290K左右，本例为274K)当温度达到设定值后，将天然气(摩尔成分为甲烷91.98％，乙烷5.06％，丙烷2.96％)通入反应器。调节反应器内天然气压力到设定值(本例为4.50MPa)，关闭气源。利用高压泵将稀水溶液从反应器内抽出流经磁化器(流速为5m/s，磁场强度为10000Gs的磁场)再送回反应釜，稀水溶液循环流动。经过磁化后，水合物生成速度加快，诱导期明显缩短。
Claims (9)
1、一种利用磁化技术来促进水合物生成的方法，其特征是通过对参加反应的稀水溶液进行磁化以加速笼型水合物的生成。
2、权利要求1所述的利用磁化技术来促进水合物生成的方法，其特征在于是将参加反应的稀水溶液动态流经磁场进行磁化。
3、权利要求2所述的利用磁化技术来促进水合物生成的方法，可以在水合反应过程前过对参加反应的稀水溶液进行磁化，也可以在水合反应中对参加反应的稀水溶液进行磁化。
4、权利要求3所述的在水合反应过程前对参加反应的稀水溶液进行磁化来促进水合物生成的方法，其过程包括以下步骤：先将配制好的用来生成水合物的稀水溶液以一定流速通过一定强度的磁场(多次)，让稀水溶液做切割磁力线运动。
5、权利要求4所述的在水合反应过程前对参加反应的稀水溶液进行磁化来促进水合物生成的方法，所采用的磁场强度范围在800-10000Gs之间，稀水溶液通过磁场流速在0.1m/s-6m/s之间。
6、权利要求4所述的在水合反应过程前对参加反应的稀水溶液进行磁化来促进水合物生成的方法，所采用的磁场强度在3000-3800Gs之间，稀水溶液流速在0.5-2.5m/s之间。
7、权利要求3所述的在水合反应过程中对参加反应的稀水溶液进行磁化来促进水合物生成的方法，其过程包括以下步骤：在反应过程中将水合物反应器内稀水溶液抽出循环流经磁化器进行磁化。
8、权利要求7所述的在水合反应过程中对参加反应的稀水溶液进行磁化来促进水合物生成的方法，所采用的磁场强度范围在800-10000Gs之间，稀水溶液通过磁场流速在0.1m/s-6m/s之间。
9、权利要求7所述的在水合反应过程中对参加反应的稀水溶液进行磁化来促进水合物生成的方法，所采用的磁场强度在3000-3800Gs之间，稀水溶液流速在0.5-2.5m/s之间。
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| CN106512885A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-03-22 | 山东科技大学 | 一种采用物理场协同技术的气体分离提纯装置 |
| WO2021143277A1 (zh) * | 2020-01-15 | 2021-07-22 | 华南理工大学 | 一种利用 h 型水合物储氢的方法 |
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