[发明专利]一种可降解型水合物促进剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及气体水合物生产与利用技术领域，特指一种能够强化二氧化碳气体水合物形成的可降解高效促进剂的制备方法。也可用于天然气、氧气等其它气体水合物的生成促进。

背景技术

气体水合物是客体分子在一定温度和压力下与水作用形成的一种类似于冰的非化学计量的笼形晶体化合物。目前，气体水合物结构主要有I型、Ⅱ型和H型3种。

近年来，气体水合物技术涉及的领域越来越广，主要包括天然气储运、气体分离、海水淡化、污水处理、溶液浓缩、空调蓄冷等。随着水合物应用技术研究的发展和自然界中大量天然气水合物资源的被发现，气体水合物的研究领域延伸到能源、化工、环保和地质等学科。然而，水合物生成条件苛刻、诱导时间长、形成速率缓慢、含气率低等缺点极大地限制了技术的推广。例如甲烷在静止纯水体系中压力为5.76MPa、,温度为4.3℃时，形成水合物的诱导时间在28小时以上，水合物晶体的生长速度慢，直接影响水合物利用技术的推广。为解决这些问题，国内外学者对此进行了大量研究，提出各种方法以促进水合物快速生成（王海秀等，现代化工，2013，33（10）：28－31），例如合理的反应器形式(使用搅拌式反应器)、改变操作条件(在超声波、超重力、微波环境下进行水合物生成研究)、强化传质／传热条件(喷雾法、鼓泡法、管道螺旋流动法)等。上述物理方法确实可以提高水合物生长速度，促进水合物生成，但是其共同存在的问题就是会使能量消耗增大、投资运行费用也增大。

目前，化学方法被认为是水合物生成最优的强化方式。现已研究出多种不同的促进剂，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。但是，总体上来说现有的这些促进剂最大的问题就是不可降解，如果直接排放到循环水体或者进入土壤，容易对环境造成不同程度的损害，阻碍水合物工业化的实现。而且重复利用率低，对水合物生成的促进效率仍然不够高，代价大，经济性差。因此，寻找新型高效的可降解促进剂是气体水合物技术得以在以上领域成功应用的关键。

发明内容

本发明的目的是针对现有气体水合物生成强化技术的不足而提供一种高效、节能、环保可降解的水合物促进剂，提高生成速率和储气密度，成本低，绿色环保可降解。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可降解型气体水合物高效促进剂，它由甘油磷脂、海藻酸、去离子水组成。所述甘油磷脂结构如式I，海藻酸结构如式Ⅱ。甘油磷脂和海藻酸的质量浓度分别为12~18%、20~27%，其余为去离子水。所选用促进剂中甘油磷脂和海藻酸均为可降解的生物表面活性剂，无污染，无毒害，高效环保。

式I

式Ⅱ

本发明采用的制备装置包括高压气瓶、调压阀、质量流量计、控制阀、真空泵、压力、温度变送器、恒温水浴、水槽、反应器、数据采集系统、计算机等。由高压气瓶作为气源，经调压阀调到适当压力，用质量流量计计量消耗天然气。由压力、温度变送器监测反应器内的温度和压力。由恒温水浴来控制水槽中液体温度，从而调节反应器内温度。由数据采集系统和计算机采集数据并通过光电镜头监测反应器内水合物形成状况。本发明所述可降解气体水合物促进剂使用范围广泛，没有严格的使用条件要求，一般在系统工作压力为0～30MPa，温度为0℃～30℃的范围内均可使用。

所述可降解型气体水合物促进剂的制备方法，包括以下步骤：

1）配制水溶液：分别称取甘油磷脂和海藻酸与蒸馏水配成按质量计甘油磷脂浓度为12~15%和海藻酸浓度为20~25%的溶液；

2）将上述配制好的水溶液在搅拌釜内将温度设定在40℃～45℃范围内，搅拌70~90分钟，便得到可降解型水合物促进剂。

所述可降解型气体水合物促进剂在使用时，将上述配制好的水合物生成促进剂加入自来水中，配成300~800ppm的促进剂水溶液后使用。

具体是：1）将促进剂水溶液注水合物生成入反应釜内，打开控制阀，把高压实验气体充入反应釜，通过调压阀将水合物生成反应系统压力维持在实验所需的压力0～30MPa。

2）设定实验温度1℃～15℃，启动实验装置的温度控制系统。利用恒温水浴对反应釜进行冷却，直到反应釜中的温度达到设定温度。

3）进行气体水合物生成实验。

在实验过程中，蒸馏水用不锈钢电热蒸馏水器自制，通过精度为0.1g的BS200S型分析天平称取；各种药品用精度为0.05mg的电光分析天平称取。通过计算机可以实时采集水合物生成实验数据和图像。

本发明的有益效果：