【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于气体水合物领域，具体给出了一种稳定、高效形成水合物的方法。
技术介绍
1、气体水合物是冰状结晶固体结构，通常在低温高压条件下形成，由水作为宿主分子和轻质气体(如co2、n2、ch4、h2等)作为客体分子组成。客体分子和主体分子之间的相互作用与范德华力是水合物结构形成和稳定存在的关键。全球范围内已探明的天然气水合物矿藏的碳含量约为现有化石能源碳含量的两倍。截至目前，全球已存在超过230处水合物勘探开发地区，天然气水合物成为继页岩气、煤层气、致密气之后最具开采潜力的接续能源。在过去几十年中，在对天然气水合物开发利用研究的同时，水合物技术也得到了充分的发展。水合物技术是一种基于水合物的形成与分解且发展潜力巨大的技术，它主要应用于海水淡化、天然气储运、气体分离、co2地质封存等方向。但此技术仍然存在以下缺点：生成条件较为苛刻、生成随机性大、生成速率低、分离过程能耗较大等，其中反应条件苛刻、生成随机性大、生成速率低严重限制了水合物技术的利用(progress and prospect of hydrate-based desalination technology)。因此，稳定高效地促进水合物形成是水合物技术利用的关键(kinetic study of hydrate formation for argon+tbab+sds aqueous solutionsystem)。
2、为了促进水合物的快速稳定形成，国内外学者进行了大量相关研究，大多数研究通过物理和化学方法促进水合物的形成。物理方法主要是通过机械混合、喷
3、因此，为促进水合物技术的高效利用，急需用一种稳定、高效的水合物形成新方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的提出一种稳定、高效形成水合物的新方法，通过多次循环结冰、融冰来促进水合物的生成。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种稳定、高效形成水合物的方法，通过对反应体系内水多次循环结冰、融冰来促进水合物的生成。
4、进一步，所述多次循环的次数为2～7次。
5、进一步，所述结冰的温度为-1℃～-5℃，优选地，温度为-3℃，持续35～50分钟，融冰的温度为1℃～5℃，优选地，温度为3℃，持续40分钟，为一个循环。
6、进一步，所述生成压力为2.0～3.0mpa，优选地，所述生成压力为2.0mpa和3.0mpa，2.0mpa时经济性最佳，3.0mpa时水合物生成量最佳。
7、进一步，所述反应体系为多孔介质与水，多孔介质内初始水饱和度为60％～80％。
8、进一步，所述多孔介质为石英砂。
9、本专利技术通过对水浴内温度进行调控，控制反应釜内水多次循环结冰、融冰来促进水合物的生成，该方法促进水合物形成的机理如下：
10、水合物分解后水中残余的笼性晶体结构能显著降低水合物生成所需的诱导时间(memory effect on the pressure-temperature condition and induction time ofgas hydrate nucleation)，而冰和水合物在结构上均存在高度相似的笼性结构(structure,dynamics and thermodynamic stability of high-pressure ices andclathrate hydrates)，冰融化后水中的残余结构也对水合物的形成存在促进作用。因此，利用融冰水对水合物的促进作用，进行多次循环结冰、融冰，可以提高水合物生成概率、水转化率并且缩短生成诱导时间，为水合物技术的利用提高一种稳定、高效的形成方法。
11、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
12、(1)结合我们在常规尺度反应釜内进行和常规生成方法(恒压法)和新方法生成水合物实验，结果如图1所示，得出以下结论：常规生成方法水转化率偏低，(3.0mpa时经过400分钟的生成水转化率仅为46.4％)，并且在2.5mpa压力时生成驱动力不足无水合物的生成，从而得出常规生成方法生成概率低，并且水转化率偏低。另外，若只利用融冰水对水合物的促进作用进行常规法的生成，其生成量无明显提升且处于较低的水平，仅可提高生成概率和缩短生成时间。
13、(2)因此本专利技术通过对反应釜内的水多次循环结冰、融冰融冰来生成水合物，在水合物相平衡条件上多次利用融冰水生成，从而提高水合物生成量。经过五次循环后，水转化率可达到91.5％(3mpa)，然后降低实验生成条件继续验证该方法的有效性，结果如图2所示。在2.5mpa和2mpa压力下时水转化率也达到了69.3％和67.1％，并且在水合物相平衡压力时(1.5mpa)该方法也可以生成水合物，因此该方法只需在相平衡条件上可以100％生成水合物。
14、(3)对新方法的循环次数和水转化率进行统计，结果如图3所示。经过5次循环后，在压力1.5mpa-3.0mpa下水转化率分别为38.6％、67.1％、69.3％、91.5％，这随着循环次数的增多，水转化率逐渐提高，但水转化率平均增速逐渐递减，由最高单次循环提高28％下降到9％左右。最后，新方法的生成时间也明显小于常规法，单次循环生成时间仅需70min，两次循环约140min左右，水转化率可达到62％(3mpa),远高于同工况下常规法400min内水转化率46％。因此，通过上述实验结果分析，新方法具有生成稳定，生成时间短，转化率高等优点。
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1.一种稳定、高效形成水合物的方法，其特征在于，通过对反应体系内水多次循环结冰、融冰来促进水合物的生成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多次循环的次数为2～7次。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结冰的温度为-1℃～-5℃，持续35～50分钟，融冰的温度为1℃～5℃，持续40分钟，为一个循环。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成压力为2.0～3.0MPa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应体系为多孔介质与水，多孔介质内初始水饱和度为60％～80％。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多孔介质为石英砂。
【技术特征摘要】
1.一种稳定、高效形成水合物的方法，其特征在于，通过对反应体系内水多次循环结冰、融冰来促进水合物的生成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多次循环的次数为2～7次。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结冰的温度为-1℃～-5℃，持续35～50分钟，融冰的温度为1℃～5℃，...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋永臣，张磊，杨明军，陈兵兵，杨紫铭，蒋兰兰，凌铮，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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