一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法技术

本发明专利技术属于水合物制备技术领域，公开了一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法。本发明专利技术使用喷雾反应釜并将泡沫金属浸泡至液相体系中，以此得到泡沫金属加液相体系的储气介质，将储气介质置于气体氛围内，压力可为3～20MPa，气体在储气介质中生成气体水合物。本发明专利技术中泡沫金属优异的导热性可快速消除水合反应产生的热量，其表面积较大且粗糙，可增大气液的接触面积，提供大量成核位点；喷雾法则将液体雾化喷至气相中增加气液相之间的接触面积，加速气体水合物形成和生长。利用多孔泡沫金属和喷雾两种促进方式实现加快传热速率、提高气体水合物生成速率并增加气体储量的目的。的。的。

【技术实现步骤摘要】
一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法


[0001]本专利技术涉及水合物制备
，尤其涉及一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法。

技术介绍

[0002]低浓度瓦斯作为一种低碳环保能源的有效补充，经分离纯化后不仅可用作城市燃气和工业燃料，也是重要的发电用气和化工原料。但是，瓦斯气体含有较多O2、N2以及少量酸性气体。O2的存在易使瓦斯输送过程存在爆炸可能；酸性气体的存在易使输送管道、设施腐蚀，导致瓦斯气体泄漏引发燃爆事故。因此，开发安全高效的瓦斯气体储运技术是煤层瓦斯大规模应用的前提。
[0003]目前传统方法在安全性及经济性上有待提高。相比之下，NGH技术是一种很有前景的储存大量气体的方法。该方法是将需要储运的气体与水进行水合反应，固化成水合物进行储运。
[0004]基于水合物储运天然气的主要优点是：1)价格低廉：以水作为储运介质，由气体形成水合物，水无处不在，价格低廉；2)高效：储存气体在低温(270～300K左右)下可回收100％，且气体释放动力学易于调节，寿命几乎无限；3)安全：气体水合物在发生火灾时爆炸风险低，部分气体水合物如CO2水合物具有自熄性；在STP下，如果储罐破裂，天然气水合物的气体释放非常缓慢；4)环境可持续性：所有使用过的试剂都是水和少量的有机物，如表面活性剂。然而，水合物的生成速率较慢、储气量低是限制这一技术大范围应用的原因。
[0005]因此，提高水合物的生成速率、储气量对实现NGH技术大范围应用具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法，解决现有技术中水合物生成效率慢、储气量低的问题。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法，包括以下步骤：
[0009]将泡沫金属置于液相体系中，得到储气介质；将储气介质置于气体氛围中，然后将液相体系经喷雾法形成液化雾气喷淋至气体中，反应生成水合物。
[0010]优选的，在上述一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法中，所述泡沫金属为泡沫铜、泡沫铁、泡沫铝中的一种或几种，所述泡沫金属的孔密度为20、40或95PPI。
[0011]优选的，在上述一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法中，所述液相体系为水、表面活性剂溶液、氨基酸溶液中的一种或几种。
[0012]优选的，在上述一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法中，所述表面活性剂溶液为十二烷基硫酸钠溶液，所述表面活性剂溶液的浓度为0.01～0.1wt％。
[0013]优选的，在上述一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法中，所述氨基
酸溶液为亮氨酸溶液，所述亮氨酸溶液的浓度为0.1～0.7wt％。
[0014]优选的，在上述一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法中，所述气体为二氧化碳、氮气、小分子烃类中的一种或几种，所述气体的纯度>99.9％。
[0015]优选的，在上述一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法中，所述反应的温度为10～13℃，所述反应的压力为3～20MPa。
[0016]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0017](1)泡沫金属具有较大的比表面积，可以增加气液的接触面积；并且泡沫金属骨架具有丰富的粗糙表面；并且表面分布有大量微型“沟槽”，能够为水合物生成提供充足的成核位点；同时泡沫金属优异的导热性可以迅速将水合热转移至体系外，提高水合反应速率，有利于水合物进一步成核。因此，泡沫金属的使用对气体水合物具有热力学促进作用。喷雾法因将液化雾气喷淋至气相中，大大增加了气液相之间的接触面积，对提高气体溶解，增加气体储量，加快传热速率和气体水合物的生成速率等方面具有显著的效果。本专利技术综合使用喷雾法和泡沫金属介质，可从热
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动力学两方面促进气体水合物合成并提高气体储气量。
[0018](2)本专利技术工业流程简单易操作，原料及产物均无污染，且多孔泡沫金属材料可以循环使用，节约成本，适用于大型工业储气过程。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0020]图1为本专利技术合成水合物装置的结构示意图；
[0021]图2为实施例1中甲烷水合物生成过程中储气罐的压降曲线图；
[0022]图3为实施例2中甲烷水合物生成过程中储气罐的压降曲线图；
[0023]图4为实施例3中甲烷水合物生成过程中储气罐的压降曲线图；
[0024]图5为实施例4中甲烷水合物生成过程中储气罐的压降曲线图；
[0025]图6为实施例5中甲烷水合物生成过程中储气罐的压降曲线图；
[0026]图7为对比例1中甲烷水合物生成过程中储气罐的压降曲线图；
[0027]图8为对比例2中甲烷水合物生成过程中储气罐的压降曲线图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法，包括以下步骤：
[0029]将泡沫金属置于液相体系中，得到储气介质；将储气介质置于气体氛围中，然后将液相体系经喷雾法形成液化雾气喷淋至气体中，反应生成水合物。
[0030]在本专利技术中，所述反应生成水合物的具体过程为：
[0031](1)采用水清洗喷雾反应釜，至喷雾反应釜内壁没有水珠悬挂，然后将泡沫金属及液相体系加入喷雾反应釜中，得到储气介质，所述泡沫金属平铺在喷雾反应釜底部；
[0032](2)向喷雾反应釜中通入气体至1.0MPa，静止30s排出气体，重复该操作三次；随后开启恒温水浴降温，当喷雾反应釜内温度达到设定值10～13℃时往喷雾反应釜中注入气体，然后将液相体系从喷雾反应釜底部经循环喷洒管路形成液化雾气，然后从喷雾反应釜
顶部的喷头喷淋至气体中，喷雾反应釜内气体压力设置为3～20MPa；
[0033](3)打开数据采集系统，记录实验温度压力曲线；当喷雾反应釜内喷头不再喷液滴，温度压力保持稳定半个小时，表明水合物生成结束，即可关闭实验仪器电源。
[0034]在本专利技术中，所述泡沫金属优选为泡沫铜、泡沫铁、泡沫铝中的一种或几种，进一步优选为泡沫铜或泡沫铁中的一种或两种，更优选为泡沫铜；所述泡沫金属的孔密度优选为20、40或95PPI，进一步优选为40或95PPI，更优选为95PPI。
[0035]在本专利技术中，所述液相体系优选为水、表面活性剂溶液、氨基酸溶液中的一种或几种，进一步优选为水、氨基酸溶液中的一种或两种，更优选为氨基酸溶液。
[0036]在本专利技术中，所述表面活性剂溶液优选为十二烷基硫酸钠溶液；所述表面活性剂溶液的浓度优选为0.01～0.1wt％，进一步优选为0.01、0.02、0.04、0.05、0.08、0.09或0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法，其特征在于，包括以下步骤：将泡沫金属置于液相体系中，得到储气介质；将储气介质置于气体氛围中，然后将液相体系经喷雾法形成液化雾气喷淋至气体中，反应生成水合物。2.根据权利要求1所述的喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法，其特征在于，所述泡沫金属为泡沫铜、泡沫铁、泡沫铝中的一种或几种，所述泡沫金属的孔密度为20、40或95PPI。3.根据权利要求1或2所述的喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方法，其特征在于，所述液相体系为水、表面活性剂溶液、氨基酸溶液中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的喷雾体系下泡沫金属实现快速水合储气的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兰云，徐永亮，王小研，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：