[发明专利]四氢噻吩作为水合物促进剂的应用

说明书

技术领域：

本发明涉及气体水合物生成及应用技术领域，具体涉及四氢噻吩作为水合物促进剂的应用。

背景技术：

气体水合物（以下简称水合物）是一种由小分子气体（如CH₄、C₂H₆、CO₂等）与主体水分子在低温、高压环境下形成的非化学计量结晶状笼型化合物。在水合物中，主体水分子通过氢键在空间相连，形成一系列多面体孔穴，当这些孔穴被气体分子填充后，使其具有热力学稳定性，对应于潜热的热能被蓄积、储存在形成的笼型水合物的晶体中。由于气体水合物具有这种独特的物理化学特性，人们提出将水合物方法应用于气体储运、污水处理、海水淡化、气体分离、溶液提浓、蓄热等方面。水合物自然形成条件苛刻、速率缓慢，极大地限制了水合物方法的应用，因此提高水合物形成温度，提高水合物生成速率是水合物技术成功应用于以上领域的关键。为了提高水合物形成温度，提高水合物生成速率，国内外许多研究者向水中添加化学添加剂促进水合物的生成，研究最多的化学添加剂主要有十二烷基硫酸钠（SDS）、四丁基溴化铵（TBAB）、四氢呋喃（THF）、十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）季铵盐等。这些添加剂均不同程度地促进水合物生成，但促进效果仍不理想，形成速率仍难以满足实际应用的要求。同时这些添加剂均溶于水，为了避免废液对环境和水体的污染，需对其进行后续处理，给气体水合物工业化带来极大的阻碍。因此，寻找一种便于回收利用且促进效果好的水合物促进剂是气体水合物方法成功应用的关键。

发明内容：

本发明的目的是提供四氢噻吩作为水合物促进剂的应用，四氢噻吩作为一种便于回收利用且促进效果好的水合物促进剂，解决了当前气体水合物方法应用过程中存在的水合物生成条件苛刻、反应速率慢，废液难处理等问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

四氢噻吩作为水合物促进剂得以应用。

其优选反应条件为：在水合物生成反应前，向水中添加四氢噻吩作为水合物促进剂，在5～30℃和0.01～5.0MPa应用条件下通入反应气体，充分混合后快速生成水合物。

四氢噻吩的优选体积分数为7.4～14.8%，体积分数高于14.8%，则促进剂四氢噻吩过量。

所述水合物反应气体为CH₄、CO₂、N₂、H₂、SO₂、O₂、C₂H₆、C₂H₄、C₃H₈中的任一种。

四氢噻吩化学结构式为由于四氢噻吩具有环状结构，可填充水合物结构中的大笼晶穴，极大地降低了水合物生成条件，提高水合物形成温度，小分子气体如：CH₄、CO₂、N₂、H₂、SO₂、O₂、C₂H₆、C₂H₄、C₃H₈填充水合物笼型结构中的大孔穴和小孔穴。

当应用温度在5～30℃之间，应用压力在0.01～5.0Mpa时，水合物生成速率在0.1～0.5mol·min^-1·m^-3，极大地促进了气体水合物生成。

生成的固体水合物经分解后得到气相和液相，其中液相由于四氢噻吩不溶于水而与水自动分层，从而分离出四氢噻吩，可作为水合物促进剂回收再利用。

总之，本发明具有如下有益效果：四氢噻吩作为不溶于水且沸点高的水合物促进剂极大地降低了水合物生成条件，提高水合物形成温度，可使气体水合物生成温度在相同压力下提高20～29℃，极大地促进了气体水合物生成，水合物生成速率达0.1～0.5mol·min^-1·m^-3，且四氢噻吩可作为水合物促进剂回收再利用。

附图说明：

图1是纯CH₄水合物和分别添加了四氢噻吩促进剂作用下的相平衡曲线。

具体实施方式：

以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1：