一种气体水合物生成促进剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种气体水合物生成促进剂及其制备方法和应用。以总重为100wt％计，所述气体水合物生成促进剂包括以下组分：0.03wt％‑1wt％纳米石墨粉、0.01wt％‑0.06wt％烷基二苯醚双磺酸盐以及余量的水。本发明专利技术提供的气体水合物生成促进剂使用纳米石墨粉和烷基二苯醚双磺酸盐强化水合物的传质传热过程，可缩短水合物生成的整体时间，提高水合物的合成效率。该促进剂能够很好的适应现在的水合物生成系统，对水合反应中的温压条件适应性强。此外。热量的及时导出还能够降低制冷系统(水浴制冷，空气冷却等)工作负荷，运行成本较低。

Accelerator for gas hydrate formation and its preparation method and Application

The invention provides a accelerator for gas hydrate formation and a preparation method and application thereof. The gas hydrate formation accelerator includes the following components: 0.03wt%1wt% nano-graphite powder, 0.01wt%0.06wt% alkyl diphenyl ether disulfonate and residual water, with a total weight of 100wt%. The accelerator for gas hydrate formation provided by the invention uses nano-graphite powder and alkyl diphenyl ether disulfonate to enhance the mass and heat transfer process of hydrate, which can shorten the overall time of hydrate formation and improve the synthesis efficiency of hydrate. The accelerant can be well adapted to the present hydrate formation system and has strong adaptability to temperature and pressure conditions in hydration reaction. In addition. The timely derivation of heat can also reduce the work load of refrigeration system (water bath refrigeration, air cooling, etc.) and lower operating costs.

【技术实现步骤摘要】
一种气体水合物生成促进剂及其制备方法和应用
本专利技术属于气体水合物制备领域，具体涉及一种气体水合物生成促进剂及其制备方法和应用。
技术介绍
气体水合物是一种由气体分子和水分子在一定的温压条件下形成的一种笼形络合物，当前，基于水合物的理化性质而开发出了包括水合物储运技术、海水淡化技术、气体分离技术、蓄冷技术等在内的一系列在各自领域具有良好发展前景的新型应用技术，这些技术得以工业化大规模应用的前提是如何高效快速的生成水合物。当前对水合物的生成强化主要采用机械强化的方式，其实现手段主要包括鼓泡，搅拌，喷淋等。这种方法通过增加气液扰动，虽然能够加快水合物的生成过程，但由于需要外界提供动力，其运行成本较高。化学强化是另一种强化水合物生成的手段，其主要通过改变气液界面的表面张力，使得气体更容易被捕获，从而加速水合物的形成速率。这种方法在促进水合物生成方面具有较大的潜力，然而一种新型水合物生成促进剂的开发是当前这种方法所需要解决的难题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种气体水合物生成促进剂。本专利技术的另一目的是提供一种上述气体水合物生成促进剂的制备方法。本专利技术的又一目的是提供上述气体水合物生成促进剂在制备气体水合物中的应用。为达到上述目的，本专利技术提供了一种气体水合物生成促进剂，其中，以总重为100wt％计，所述气体水合物生成促进剂包括以下组分：0.03wt％-1wt％纳米石墨粉、0.01wt％-0.06wt％烷基二苯醚双磺酸盐以及余量的水。在上述气体水合物生成促进剂中，优选地，所述纳米石墨粉的含量为0.1wt％-1wt％。在上述气体水合物生成促进剂中，优选地，所述纳米石墨粉的纯度为95％以上。在上述气体水合物生成促进剂中，优选地，所述纳米石墨粉的颗粒尺度为20nm-100nm；优选为40nm-80mn。在上述气体水合物生成促进剂中，优选地，所述烷基二苯醚双磺酸盐的含量为0.02wt％-0.04wt％。在上述气体水合物生成促进剂中，烷基二苯醚双磺酸盐为本领域的已知物质，可以按照常规方法进行自行制备，也可以商购获得。烷基二苯醚双磺酸盐的烷基链长度一般为C12-C20之间。本专利技术还提供了一种上述气体水合物生成促进剂的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)将烷基二苯醚双磺酸盐溶于水中，制备母液A；(2)向所述母液A中投加纳米石墨粉；(3)使纳米石墨粉在母液A中充分分散后，制得气体水合物生成促进剂。在上述气体水合物生成促进剂的制备方法中，优选地，在上述步骤(3)中，采用搅拌和超声波处理的组合方式使纳米石墨粉在母液A中进行分散。在上述气体水合物生成促进剂的制备方法中，优选地，在上述步骤(3)中，依次采用第一搅拌处理、超声波处理和第二搅拌处理的三段式操作使纳米石墨粉在母液A中进行分散。美国陶氏化学生产的DowfaxC6L为烷基二苯醚双磺酸盐的一种，试验发现，在该三段式制备方法中使用DowfaxC6L，与纳米石墨粉具有非常好的配合作用，可以获得明显由于其它烷基二苯醚双磺酸盐的突出效果。在上述气体水合物生成促进剂的制备方法中，优选地，所述第一搅拌处理的条件为：300-800rpm下搅拌25-40min；优选为500-700rpm下搅拌30-40min。优选地，所述超声波处理的条件为：超声15-20min。优选地，所述第二搅拌处理的条件为：600-1000rpm下搅拌25-40min；优选为750-850rpm下搅拌30-40min。本专利技术另提供了上述气体水合物生成促进剂在制备气体水合物中的应用。优选地，制备气体水合物的条件为：温度0-15℃，压力0-15MPa。该条件下，水合物生成诱导时间在1-5min。本专利技术提供的方案具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的气体水合物生成促进剂使用纳米石墨粉和烷基二苯醚双磺酸盐强化水合物的传质传热过程，可缩短水合物生成的整体时间，提高水合物的合成效率。(2)双子表面活性剂相较于单碳链的传统水合物生成促进剂(包括SDS，SDBS等)增容效果更好，用量也大大减少，而纳米石墨粉在水合物分解后能够随液态水流出，可重复利用，大大节约成本。(3)该气体水合物生成促进剂不仅可以降低气液界面的表面张力促进水合物的生成，而且还能够使水合物反应过程中的热量及时得以导出，使得反应釜内的温度更加稳定，从另一方面，大大的强化了水合物的生成过程。(4)该气体水合物生成促进剂能够很好的适应现在的水合物生成系统，对水合反应中的温压条件适应性强。此外。热量的及时导出还能够降低制冷系统(水浴制冷，空气冷却等)工作负荷，减少运行成本。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。实施例1本实施例提供了一种气体水合物生成促进剂，制备过程为：(1)以总量1000g计，用电子天平按0.03％、0.01％、99.96％的比例分别秤取纳米石墨粉、烷基二苯醚双磺酸盐(DowfaxC6L)及蒸馏水，将DowfaxC6L加入到蒸馏水中，并进行充分的搅拌得母液A。(2)将纳米石墨颗粒加入到母液A中；(3)采用磁力搅拌器以600rpm的转速进行搅拌，搅拌时间为40min，搅拌后的液体采用超声波进行分散，分散时间为18min，分散后的液体再次采用800rpm的转速进行搅拌，搅拌时间控制在38min左右，得到气体水合物生成促进剂。将制备好的溶液，封装待用。应用实验：本应用实验在体积为500mL的反应釜内进行，实验室所选用的气体为二氧化碳，通过进液系统将上述制备的气体水合物生成促进剂250mL加入到反应釜内，并通过水循环制冷系统将水浴温度控制在4℃，通过进气系统进气，直至釜内压力达到3.5MPa，在转速为300rpm的条件下定容生成水合物，经过157s后观察到视窗中有水合物晶核的出现。实施例2本实施例提供了一种气体水合物生成促进剂，制备过程为：(1)以总量1000g计，用电子天平按1％、0.06％、98.94％的比例分别秤取纳米石墨粉、烷基二苯醚双磺酸盐(DowfaxC6L)及蒸馏水，将DowfaxC6L加入到蒸馏水中，并进行充分的搅拌得母液A；(2)将纳米石墨颗粒加入到母液A中；(3)采用磁力搅拌器以600rpm的转速进行搅拌，搅拌时间为40min，搅拌后的液体采用超声波进行分散，分散时间为18min，分散后的液体再次采用800rpm的转速进行搅拌，搅拌时间控制在38min左右，制备好的溶液，封装待用。应用实验：本应用实验在体积为500mL的反应釜内进行，实验室所选用的气体为二氧化碳，通过进液系统将上述制备的气体水合物生成促进剂250mL加入到反应釜内，并通过水循环制冷系统将水浴温度控制在4℃，通过进气系统进气，直至釜内压力达到4MPa，在转速为300rpm的条件下定容生成水合物，经过62s后观察到视窗中有水合物晶核的出现。实施例3本实施例提供了一种气体水合物生成促进剂，制备过程为：(1)以总量1000g计，用电子天平按0.12％、0.02％、99.86％的比例分别秤取纳米石墨粉、烷基二苯醚双磺酸盐(DowfaxC6L)及蒸馏水，将DowfaxC6L加入到蒸馏水中，并进行充分的搅拌得母液A。(2)将纳米石墨颗粒加入到母液A中；(3)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体水合物生成促进剂，其中，以总重为100wt％计，所述气体水合物生成促进剂包括以下组分：0.03wt％‑1wt％纳米石墨粉、0.01wt％‑0.06wt％烷基二苯醚双磺酸盐以及余量的水。

【技术特征摘要】
1.一种气体水合物生成促进剂，其中，以总重为100wt％计，所述气体水合物生成促进剂包括以下组分：0.03wt％-1wt％纳米石墨粉、0.01wt％-0.06wt％烷基二苯醚双磺酸盐以及余量的水。2.根据权利要求1所述的气体水合物生成促进剂，其中，所述纳米石墨粉的含量为0.1wt％-1wt％。3.根据权利要求1所述的气体水合物生成促进剂，其中，所述纳米石墨粉的纯度为95％以上。4.根据权利要求1所述的气体水合物生成促进剂，其中，所述纳米石墨粉的颗粒尺度为20nm-100nm；优选为40nm-80mn。5.根据权利要求1所述的气体水合物生成促进剂，其中，所述烷基二苯醚双磺酸盐的含量为0.02wt％-0.04wt％。6.一种权利要求1-5任一项所述的气体水合物生成促进剂的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)将烷基二苯醚双磺酸盐溶于水中，制...

【专利技术属性】
技术研发人员：周诗岽，吕晓方，王树立，饶永超，赵书华，赵会军，李恩田，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，常州大学，
类型：发明
国别省市：北京,11