一种天然气水合物的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种天然气水合物的制备方法，特别是以烷基糖苷、低级醇与水混合形成的液相物料作为水合剂，采用高效气‑液分散混合技术制备天然气水合物的方法。该方法充分利用了反应物系、反应过程以及产物的特性，不仅工艺过程简单易行，而且反应速率快、单程转化率高、操作费用低，容易实现大规模连续操作，是符合绿色化工发展要求的清洁化、高效化的生产方法。本发明专利技术的方法不仅可以为天然气的储存、运输提供技术支撑，而且也可以为天然气水合物矿物成形、开采、储运等提供技术支撑，具有显著的经济和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气水合物的制备方法
一种天然气水合物的制备方法，特别是以烷基糖苷、低级醇与水混合形成的液相物料为水合剂，采用高效气-液分散混合技术，经水合剂配制、天然气压缩、气-液分散混合、气-液混合物冷却制备天然气水合物的方法，属于天然气储运领域及天然气水合物制备

技术介绍
1.天然气及其储运(1)天然气天然气是一种化石燃料，通常指油田气和气田气。天然气主要成分为烷烃，其中甲烷占绝大多数，还有少量的乙烷、丙烷、丁烷等。甲烷是结构最简单的碳氢化合物，常压下为无色、无味的气体，标准态下的密度为0.717kg/m3，熔点和沸点分别为-182.5℃和-161.5℃，临界温度和临界压强分别为-82.6℃和4.59MPa。常温常压下甲烷极难溶于水，17℃时在水中溶解度仅为3.5mg/100mL。因天然气主要含甲烷，故其物性与甲烷类似，比空气轻，无色、无味。由于其密度比空气小，一旦泄漏，会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体；另外，天然气不含一氧化碳，因此天然气是较为安全的燃气之一。天然气作为燃料，具有单位热值高、排气污染小、价格低等优点，已成为清洁燃料的发展方向。天然气除了作为燃料外，也是生产炭黑、液化石油气及化学品等的重要原料。(2)天然气的储运天然气主要成分是甲烷，在常压下冷却至约-162℃时由气态转变为液态，称为液化天然气。由于常压下液化天然气的液化温度很低，因此很难实现天然气的常压液化储运。天然气的输送方式可采用管道输送及压缩钢瓶运输，管道输送需要有管线，输送管线的建设及维护费用较高；用压缩钢瓶运输则效率低，难以大规模使用。(3)天然气水合物及其储运在一定的温度、压强及气水比条件下，天然气可以与水混合形成类冰的、非化学计量的、笼形的结晶化合物，称为天然气水合物，亦即可燃冰。因天然气中主要为甲烷，因此天然气水合物可用mCH4·nH2O来表示，m为天然气水合物中的气体分子数，n为水合指数(即水分子数)。甲烷含量超过99％的天然气水合物又可称为甲烷天然气水合物。将天然气以天然气水合物的形式储运，不仅运输效率高、安全性好、储运方式灵活便捷，而且还可免除管线建设及维护费用，为不具备管道设施或不值得铺设管线的小型或偏远地区气田的开发提供新型的储运途径，同时还可在海上气田开发或远洋进口天然气储运中发挥作用。因此，近年来天然气水合物的制备日趋受到关注，已成为天然气储运研究中的新领域。2.现有天然气水合物制备存在的主要问题由于制备天然气水合物的过程是气-液多相反应过程，一般需要在10℃以下、3MPa以上的条件才能进行，而且天然气水合物的反应过程需要一定的气/液比表面积以及传热比表面积，导致大规模工业实施困难。目前天然气水合物制备主要存在以下问题：(1)气-液分散混合问题。由于天然气中烃类气体不溶于水，所以天然气与水反应生成天然气水合物为气-液多相反应过程。如果天然气和水不能充分接触，反应就很难进行，同时为了使过程具有一定的反应速率，需要有足够的气/液比表面积提供反应界面。(2)天然气水合物生成热的导出问题。制备天然气水合物的过程是放热过程，要维持反应所需的低温条件就必须及时导出反应所产生的热量。小规模的水合反应器体积较小，比表面积大，反应热容易导出。但随着反应器体积的增大，反应热的导出就会变得非常困难，因此工业规模的反应器必须有足够的传热比表面积。(3)存在水相物料系统的堵塞问题。制备天然气水合物的操作温度接近水的凝固点，因此水相物料极易转变为固态，导致管道、泵等的堵塞而使天然气水合物制备过程无法正常进行。(4)存在固体物料系统堵塞的问题。由于制得的天然气水合物为固态，采用固体物料系统循环反应工艺必然存在管道堵塞、循环泵难以正常工作等问题。(5)提高气液比和提高单程转化率之间存在矛盾。为了减少物料的循环，需尽可能提高转化率，这就要解决提高气液比和提高单程转化率之间矛盾。为了解决上述天然气水合物制备存在的问题，必须从物料系统及气-液分散混合技术入手。因此，研发性能优良的水合剂、应用高效的气-液分散混合技术制备天然气水合物具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术公开一种天然气水合物的制备方法，特别是以烷基糖苷、低级醇与水混合形成的液相物料为水合剂，采用高效气-液分散混合技术，经水合剂配制、天然气压缩、气-液分散混合、气-液混合物冷却制备天然气水合物的方法。通过该方法可以提高天然气水合物的气液比，实现气与水的微观混合，提高气液接触比表面积，形成具有一定稳定性的微泡和液滴，从而满足天然气水合物制备过程的要求。实现上述目的技术方案是：一种天然气水合物的制备方法，特别是以烷基糖苷、低级醇与水混合形成的液相物料为水合剂，采用高效气-液分散混合技术制备天然气水合物的方法，其特征在于所述方法步骤如下：(1)水合剂配制：在混合设备中，将烷基糖苷、低级醇与水混合制得水合剂，其中烷基糖苷的质量百分浓度为0.1％～1.0％，低级醇的质量百分浓度为1.0％～10.0％，所制得的水合剂进入下一步；(2)水合剂冷却：在换热设备中，将上一步制得的水合剂进行冷却降温，经冷却降温的液相物料进入第五步气-液分散混合步骤；(3)天然气压缩：在气体压缩设备中，将天然气压缩升压后进入下一步；(4)天然气冷却：在换热设备中，将上一步经压缩升压的天然气进行冷却降温，经冷却降温的气相物料进入下一步；(5)气-液分散混合：在高效气-液分散混合设备中，将上一步得到的气相物料与第二步得到的液相物料进行气-液分散混合，经分散混合的物料进入下一步；(6)气-液混合物冷却：在换热设备中，将上一步制得的气-液分散混合物进行冷却降温，制得天然气水合物。进一步，所述的烷基糖苷为辛烷基糖苷、癸烷基糖苷、十二烷基糖苷、十四烷基糖苷、十六烷基糖苷、十八烷基糖苷中的任意一种或任意组合，所述烷基糖苷的葡萄糖聚合度为1.6～2.0。进一步，所述的低级醇为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙二醇、丙三醇中的任意一种或任意组合。进一步，第二步水合剂冷却所采用的换热器可以是夹套式换热器、套管式换热器、管壳式换热器中的任一种，将物料冷却至-10℃～10℃。进一步，在第三步天然气压缩步骤中，将气相物料压缩至绝对压强为3.0MPa～6.0MPa。进一步，第四步天然气冷却所采用的换热器可以是套管式换热器、管壳式换热器、板壳式换热器、板翅式换热器中的任一种，将物料冷却至-10℃～10℃。进一步，第五步气-液分散混合中所述的气-液分散混合设备为静态混合器、喷射式混合器、文丘里混合器中的任一种，天然气与水的摩尔比为1.0:1.0～1.0:10.0。进一步，第六步气-液混合物冷却所采用的换热器可以是套管式换热器、管壳式换热器、板壳式换热器、板翅式换热器中的任一种，将物料冷却至0℃～10℃。本专利技术采用的技术原理：(1)充分利用了绿色表面活性剂烷基糖苷的特性烷基糖苷表面活性剂由天然可再生资源加工而成，主要包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气水合物的制备方法，特别是以烷基糖苷、低级醇与水混合形成的液相物料为水合剂，采用气-液分散混合技术，经水合剂配制、天然气压缩、气-液分散混合、气-液混合物冷却制备天然气水合物的方法，其特征在于所述方法步骤如下：/n(1)水合剂配制：在混合设备中，将烷基糖苷、低级醇与水混合制得水合剂，其中烷基糖苷的质量百分浓度为0.1％～1.0％，低级醇的质量百分浓度为1.0％～10.0％，所制得的水合剂进入下一步；/n(2)水合剂冷却：在换热设备中，将上一步制得的水合剂进行冷却降温，经冷却降温的液相物料进入第五步气-液分散混合步骤；/n(3)天然气压缩：在气体压缩设备中，将天然气压缩升压后进入下一步；/n(4)天然气冷却：在换热设备中，将上一步经压缩升压的天然气进行冷却降温，经冷却降温的气相物料进入下一步；/n(5)气-液分散混合：在高效气-液分散混合设备中，将上一步得到的气相物料与第二步得到的液相物料进行气-液分散混合，经分散混合得到的气-液混合物进入下一步；/n(6)气-液混合物冷却：在换热设备中，将上一步制得的气-液分散混合物进行冷却降温，制得天然气水合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种天然气水合物的制备方法，特别是以烷基糖苷、低级醇与水混合形成的液相物料为水合剂，采用气-液分散混合技术，经水合剂配制、天然气压缩、气-液分散混合、气-液混合物冷却制备天然气水合物的方法，其特征在于所述方法步骤如下：
(1)水合剂配制：在混合设备中，将烷基糖苷、低级醇与水混合制得水合剂，其中烷基糖苷的质量百分浓度为0.1％～1.0％，低级醇的质量百分浓度为1.0％～10.0％，所制得的水合剂进入下一步；
(2)水合剂冷却：在换热设备中，将上一步制得的水合剂进行冷却降温，经冷却降温的液相物料进入第五步气-液分散混合步骤；
(3)天然气压缩：在气体压缩设备中，将天然气压缩升压后进入下一步；
(4)天然气冷却：在换热设备中，将上一步经压缩升压的天然气进行冷却降温，经冷却降温的气相物料进入下一步；
(5)气-液分散混合：在高效气-液分散混合设备中，将上一步得到的气相物料与第二步得到的液相物料进行气-液分散混合，经分散混合得到的气-液混合物进入下一步；
(6)气-液混合物冷却：在换热设备中，将上一步制得的气-液分散混合物进行冷却降温，制得天然气水合物。


2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物的制备方法，其特征在于：所述的烷基糖苷为辛烷基糖苷、癸烷基糖苷、十二烷基糖苷、十四烷基糖苷、十六烷基糖苷、十八烷基糖苷中的任意一种或任意组合，所述烷基糖苷的葡萄糖聚合度为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：许文林，张小兴，王雅琼，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32