[发明专利]一种复合型气体水合物促进剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于气体水合物强化生成技术及水合物法应用技术领域，尤其涉及一种强化CO₂水合物形成的复合动力学促进剂。

技术背景

气体水合物即为气体分子和水分子在高压低温条件下相互作用而生成是一种类似冰的笼形晶体化合物。由于构成水合物的气体分子的种类和数量各不相同，气体水合物不具有固定的化学计量。通过氢键相互连接的水分子形成发散的晶格网络，受到范德华力约束的气体分子填充于在网络孔穴中，气体分子的填充度决定了水合物的稳定性。早在1990年，Gudmundsson等就提出水合物法固态储存天然气概念，从此气体水合物工业应用技术便得到了世界各国的关注与认可。

随着工业的快速发展，燃煤量的不断增加，大量的温室气体排放到大气，已经使生态环境不堪重负，据统计造成温室效应的温室气体中CO₂占60%。2009年世界气候大会指出CO₂的减排是亟待解决的重要问题，引发了世界各国关于回收CO₂气体的技术研究。目前减少CO₂排放量的主要思路有三种，1、提高能源利用率和转化率。2、开发利用新能源，减少化石燃料的使用量3、收集并封存大气中的CO₂气体。现有的CO₂捕集方法主要包括：物理吸附法、化学吸收法和膜分离吸附等。近些年，利用水合物法捕集CO₂得到广泛关注，实验证明，气体水合物法能有效地分离、回收并长时间储存CO₂等多种气体。与以往的CO₂捕集方法相比，水合物法封存CO₂技术具明显优势，比如：生成条件容易实现，储气能力强并且安全可靠等。目前该技术遇到如水合物生成速率慢，储气密度低等一些技术难题，要实现水合物法捕集储存CO₂技术，满足工业化应用的需要，首先应降低CO₂水合物的生成条件、提高生成速率和储气量。因此，开发高效的水合物促进剂是目前的研究重点，也是实现水合物法工业应用的基础。

本发明针对以上问题，提出一种高效的复合型气体水合物促进剂。该促进剂可以有效地促进气体水合物的生成，降低水合物的相平衡点，缩短诱导时间，提高水合物的反应速率和储气密度。

发明内容

本发明针对现有的技术难题，提出一种高效的复合型气体水合物促进剂用来强化CO₂水合物生成。该促进剂可以完全生物降解，不造成任何环境负担，水合物分解后促进剂可以循环使用。

为实现以上目标，本发明采用的促进剂由一种含表面活性基团的离子液体与烷基多糖苷（APG）复配得到，其质量浓度分别为0～900ppm和200～1500ppm，二者摩尔浓度比为1:1.3～1:2。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述促进剂中的离子液体为1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸离子液体，阴离子为十二烷基苯磺酸根，阳离子为1-(3-磺酸基)丙基哌啶，二者摩尔浓度比为1:0.8～1:1.2，其分子结构如下：

上述离子液体的具体制备方法为：将哌啶滴加到1,3-丙烷磺酸内酯的甲苯溶液里，在30℃的温度下反应，经洗涤、烘干后形成内鎓盐，将内鎓盐溶于水制成溶液，滴加等摩尔质量的十二烷基苯磺酸，水浴加热得到具有表面活性功能的1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸离子液体。将其溶于水，得到浓度范围为0～900ppm的水溶液。应用温度为-10～30℃，压力0～35Mpa。

复合促进剂由1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸离子液体和烷基多糖苷（APG）复配得到。离子液体与烷基多糖苷（APG）具有良好的协同作用，二者分子结构中的六圆环结构为水合物晶核提模板，所需APG浓度范围是200～1500ppm，使用时二者的摩尔浓度比为1:1.3～1:2，总摩尔质量分数为0.03%～0.25%。使用方法为：进行CO₂水合物生成促进实验前，将离子液体与APG按指定比例混合，制备成复合促进剂水溶液，然后用于CO₂水合物生成。

本发明采用的制备装置和反应装置主要包括电子分析天平、界面张力仪、气体水合物高压反应装置等。