R11在常压制备可燃冰中的应用及制备方法和可燃冰技术

本发明专利技术公开了一种三氯一氟甲烷在常压制备天然气水合物替代材料中的应用及其常压制备方法和所得的天然气水合物替代材料。本发明专利技术的应用是由三氯一氟甲烷与蒸馏水在常压下制备可燃冰替代材料，三氯一氟甲烷与蒸馏水的体积比为1:2～1:4；三氯一氟甲烷、水经过冷藏处理，混合，搅拌，并在‑18～4℃下，继续搅拌8～20min，从而得到天然气水合物替代材料。本发明专利技术的天然气水合物替代材料的密度为1.3～1.4g/cm

Application of R11 in preparation of combustible ice under atmospheric pressure and preparation methods and combustible ice

【技术实现步骤摘要】
R11在常压制备可燃冰中的应用及制备方法和可燃冰
本专利技术属于海洋工程地质的天然气水合物替代材料
，特别是指一种三氯一氟甲烷在常压制备天然气水合物替代材料中的应用及其常压制备方法和所得的天然气水合物替代材料。
技术介绍
天然气水合物(俗称可燃冰)是由天然气和水在高压低温条件下形成的一种晶状笼型物质，其为一种类似冰状的结晶物质。在自然界中，天然气水合物存在于大陆永久冻土带和海洋沉积物(称为含水合物沉积物)中，其所包络的气体以甲烷为主，与天然气组成非常相似。全球天然气水合物所含天然气的热当量相当于目前已探明的所有化石燃料总和的2倍，可供人类使用约1000年，是21世纪理想的可替代能源之一。在标准状况下，1体积的天然气水合物分解可以产生164体积气体和0.8体积水。天然气水合物的分解，可以造成海底沉积物孔隙压力累积，降低沉积物强度，导致海洋地质灾害。因此，对大陆永久冻土带和深海中的沉积物进行物理模型试验研究，可以模拟天然气水合物分解造成的系列地质灾害的过程，通过采集试验过程中的空隙压力、海床变形等试验数据，可以揭示天然气水合物的分解所诱发的地质灾害的过程与机制。目前，天然气水合物的制备需要高压(MPa级别)低温环境，实验室的试验条件难以满足，而且高压容易带来爆裂等安全隐患。中国专利CN104833582A公开了一种天然气水合物沉积物三轴试验装置，该装置包含三轴试验装置主机、温度控制系统、孔隙压力控制系统、围压控制系统和计算机数据采集与控制系统，通过温度控制系统控制天然气水合物生成与分解过程中的温度，孔隙压力控制系统供给合成天然气水合物需要的蒸馏水和甲烷气体，并维持天然气水合物生成和分解相应的压力；这是一种原位测试方法，合成的天然气水合物无法取出，因为其取出之后即发生分解。这种合成的天然气水合物只能在高压力反应釜内进行基本的三轴力学测试以及声学、电学等基本物性测试，无法取出进行物理模型试验；而且，三轴土工试验所需沉积物样品体积小，一般直径小于4cm，高度小于10cm，压力相对容易控制，尚可以通过高压方法制备天然气水合物；然而，在进行物理模拟实验时，由于需要模拟天然气水合物分解造成的地质灾害，所需的沉积物样品体积一般较大，通过控制压力方法制备天然气水合物不现实。
技术实现思路
本专利技术提供一种三氯一氟甲烷在常压制备天然气水合物替代材料中的应用及其常压制备方法和所得的天然气水合物替代材料，解决了现有技术中合成的天然气水合物实验条件苛刻、样品体积小、只能原位进行测试实验、取出即发生分解无法满足物理模拟实验要求的问题。本专利技术的一种三氯一氟甲烷在常压制备天然气水合物替代材料中的应用，其主要是通过以下技术方案加以实现的：所述天然气水合物替代材料是由三氯一氟甲烷与蒸馏水在常压下制备而成的，所述天然气水合物替代材料中，三氯一氟甲烷与蒸馏水的体积比为1:2～1:4。本专利技术将三氯一氟甲烷即R11应用于制备天然气水合物即可燃冰替代材料中，三氯一氟甲烷与蒸馏水在常压下经过冷藏处理、混合、搅拌，即可得到天然气水合物替代材料；该天然气水合物替代材料又可以称为是可燃冰替代材料，其跟天然气水合物一样，为固体状态，是一种晶状笼型物质，具有类似冰状结构，在受热分解时能够产出气体和水；通过控制周围温度可以实现该可燃冰替代材料的分解，可进行大体积的物理模型试验，简化了物理模型试验条件，增强了安全性，使试验更容易控制。作为一种优选的实施方案，所述天然气水合物替代材料是由三氯一氟甲烷、物质X与蒸馏水在常压下制备而成的，所述天然气水合物替代材料中，物质X与蒸馏水的体积比为1:10～1:20，所述物质X为沙粒、粉粒或黏粒中的任意一种或几种。本专利技术的天然气水合物替代材料可以添加物质X，物质X是自然界地质沉积物中天然存在的成分，通过物质X的添加，使所得的天然气水合物替代材料与自然界的地质沉积物更加接近，使物理模型试验更加符合实际情况；这是一种含有水合物的沉积物，确切的说这是一种含有水合物沉积物替代材料。作为一种优选的实施方案，所述沙粒的粒径大于0.075mm，所述粉粒的粒径为0.005-0.075mm，所述黏粒的粒径小于0.005mm。本专利技术的沙粒也称为是沙土颗粒，本专利技术的粉粒也称为是粉土颗粒，本专利技术的黏粒就是黏土粉末；在天然含有水合物的沉积物中，沙土颗粒的粒径较大，粉土颗粒的粒径适中，黏土粉末的粒径最小；本专利技术最好是选用沙粒、粉粒、黏粒组成的混合物，根据模拟的含水合物沉积物的实际情况，调整三者之间的比例。作为一种优选的实施方案，所述天然气水合物替代材料的密度为1.3～1.4g/cm3。本专利技术所得的天然气水合物替代材料是固体物质，密度与天然气水合物接近，是天然气水合物的很好地替代材料，从而方便地进行物理模型试验。作为一种优选的实施方案，所述天然气水合物替代材料常压下在8℃以下保持固体状态。本专利技术的天然气水合物替代材料在常压下制备而成，并可在常压下保持，通常保存在-18～4℃下，其在8℃以下均保持固体状态，可以很好地满足物理模型试验的要求。作为一种优选的实施方案，在标准状况下，1体积所述天然气水合物替代材料含有1体积的水和40体积的气体。本专利技术的天然气水合物替代材料在温度升高之后会发生分解，物理模型试验过程中，也可以通过加热等手段，提高该天然气水合物替代材料的分解速度，其分解之后产生气体和水，很好地模拟了天然气水合物。本专利技术的一种天然气水合物替代材料，其主要是通过以下技术方案加以实现的：所述天然气水合物替代材料是根据上面任意一项所述的三氯一氟甲烷在常压制备天然气水合物替代材料中的应用得到的。本专利技术的天然气水合物替代材料跟天然气水合物一样，为固体状态，是一种晶状笼型物质，具有类似冰状结构，在受热分解时能够产出气体和水；通过控制周围温度可以实现该天然气水合物替代材料的分解，可进行大体积的物理模型试验，简化了物理模型试验条件，增强了安全性，使试验更容易控制。本专利技术的一种天然气水合物替代材料的常压制备方法，其主要是通过以下技术方案加以实现的：包括以下步骤：1)取三氯一氟甲烷，置于-18～4℃下，冷藏处理，备用；2)取蒸馏水和物质X，分别置于2～4℃下，冷藏处理，备用；3)将步骤2)所得的物质X，添加到步骤2)所得的蒸馏水中，混合均匀，得初混材料，并将步骤1)所得的三氯一氟甲烷加入到初混材料中，搅拌，使其混合均匀，得混合物；4)将步骤3)所得的混合物在-18～4℃下，继续搅拌，搅拌时间为8～20min，得天然气水合物替代材料。本专利技术的天然气水合物替代材料是由三氯一氟甲烷、物质X和蒸馏水在常压下，先经过冷藏处理，然后，混合，并继续搅拌，而得到的；这种制备方法是在常压下进行的，无需高压，在常压下完成了天然气水合物的制备；其制备方法简单，条件温和，对设备无特殊要求，成本低；所得的天然气水合物替代材料可进行大体积的物理模型试验。作为一种优选的实施方案，所述步骤3)是在密封容器内进行的，所述密封容器事先在-18～4℃下进行了冷藏处理。本专利技术可以在密封容器内进行，充分保证了实验操作的安全性，密封容器也在-18～4℃下进行了冷藏处理，从而充分保证了三氯一氟甲烷、物质X和蒸馏水是在低温下完成混合的，避免了搅拌混合物过程中三氯一氟甲烷的挥发，也消除了环境的干扰。作为一种优选的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三氯一氟甲烷在常压制备天然气水合物替代材料中的应用，其特征在于：所述天然气水合物替代材料是由三氯一氟甲烷与蒸馏水在常压下制备而成的，所述天然气水合物替代材料中，三氯一氟甲烷与蒸馏水的体积比为1:2～1:4。

【技术特征摘要】
1.一种三氯一氟甲烷在常压制备天然气水合物替代材料中的应用，其特征在于：所述天然气水合物替代材料是由三氯一氟甲烷与蒸馏水在常压下制备而成的，所述天然气水合物替代材料中，三氯一氟甲烷与蒸馏水的体积比为1:2～1:4。2.根据权利要求1所述的三氯一氟甲烷在常压制备天然气水合物替代材料中的应用，其特征在于：所述天然气水合物替代材料是由三氯一氟甲烷、物质X与蒸馏水在常压下制备而成的，所述天然气水合物替代材料中，物质X与蒸馏水的体积比为1:10～1:20，所述物质X为沙粒、粉粒或黏粒中的任意一种或几种。3.根据权利要求2所述的三氯一氟甲烷在常压制备天然气水合物替代材料中的应用，其特征在于：所述沙粒的粒径大于0.075mm，所述粉粒的粒径为0.005-0.075mm，所述黏粒的粒径小于0.005mm。4.根据权利要求1所述的三氯一氟甲烷在常压制备天然气水合物替代材料中的应用，其特征在于：所述天然气水合物替代材料的密度为1.3～1.4g/cm3。5.根据权利要求1所述的三氯一氟甲烷在常压制备天然气水合物替代材料中的应用，其特征在于：所述天然气水合物替代材料常压下在8℃以下保持固体状态。6.根据权利要求1所述的三氯一氟甲烷在常压制备天然气水合物替代材料中的应用，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱超祁，刘晓磊，贾永刚，刘柯涵，焦欣然，单红仙，张红，李清平，刘炎，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37