本發(fā)明涉及氣體水合物，具體涉及一種水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑及氣體水合物的制備方法。

背景技術(shù)：

1、氣體水合物又稱籠型水合物或氣體包合物，是在一定的溫度和壓力(一般為高壓)下將客體小分子(例如：氫氣、甲烷、二氧化碳、乙烷和丙烷等)封存在水籠中形成的一種冰狀結(jié)晶化合物。氣體水合物的主體水分子之間通過氫鍵相互連接，可以形成具有不同種類和配比的多面體孔籠，例如：ⅰ型、ⅱ型和h型結(jié)構(gòu)。氣體水合物能夠固定特定結(jié)構(gòu)的客體分子，可以顯著提高客體分子的儲(chǔ)運(yùn)規(guī)模和效率，具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。

2、然而，現(xiàn)有的氣體水合物制備工藝普遍存在生成速率偏低、誘導(dǎo)時(shí)間長(zhǎng)、制備的氣體水合物的儲(chǔ)氣密度偏低等問題，工業(yè)化應(yīng)用受到了很大的限制。目前，促進(jìn)氣體水合物生成的方法主要包括機(jī)械方法和化學(xué)添加劑法。機(jī)械方法是指通過攪拌、鼓泡等方式來加強(qiáng)傳質(zhì)傳熱，從而促進(jìn)氣體水合物的生成，但該方法對(duì)設(shè)備要求較高，且促進(jìn)效果也比較一般?；瘜W(xué)添加劑法是指通過添加促進(jìn)劑來促進(jìn)氣體水合物的生成，具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但目前缺少促進(jìn)效果較好、適用于多種氣體水合物的水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。

3、因此，開發(fā)一種能夠高效地促進(jìn)氣體水合物生成、適用于多種氣體水合物的水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑及氣體水合物的制備方法。

2、本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

3、一種水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑，組成包括無機(jī)組分和有機(jī)組分；所述無機(jī)組分為硼酸、磷酸鋰、磷酸鈉、四硼酸鋰中的至少一種；所述有機(jī)組分為1-金剛烷胺、香葉木素、甲酚紅、茜素紅、天青a、天青b、黑色素、維生素b1、l-組氨酸、l-色氨酸、l-精氨酸、l-甲硫氨酸、l-半胱氨酸、十二烷基硫酸鈉中的至少一種。

4、優(yōu)選地，所述無機(jī)組分為硼酸。

5、優(yōu)選地，所述有機(jī)組分為甲酚紅、l-組氨酸、l-色氨酸、l-精氨酸、十二烷基硫酸鈉中的至少一種。

6、優(yōu)選地，所述無機(jī)組分、有機(jī)組分的質(zhì)量比為1:0.1～4。

7、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述無機(jī)組分、有機(jī)組分的質(zhì)量比為1:0.2～1.5。

8、一種如上所述的水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑的制備方法包括以下步驟：將無機(jī)組分和有機(jī)組分混合均勻，即得水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。

9、一種氣體水合物的制備方法包括以下步驟：將上述水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑加水溶解制成無機(jī)組分-有機(jī)組分復(fù)合水溶液，再通入氣體進(jìn)行低溫高壓反應(yīng)，即得氣體水合物。

10、優(yōu)選地，所述無機(jī)組分-有機(jī)組分復(fù)合水溶液中的無機(jī)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％～0.5％。

11、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述無機(jī)組分-有機(jī)組分復(fù)合水溶液中的無機(jī)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％～0.4％。

12、優(yōu)選地，所述無機(jī)組分-有機(jī)組分復(fù)合水溶液中的有機(jī)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02％～0.4％。

13、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述無機(jī)組分-有機(jī)組分復(fù)合水溶液中的有機(jī)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％～0.2％。

14、優(yōu)選地，所述氣體為甲烷、二氧化碳、氫氣、氧氣、氮?dú)狻⒘蚧瘹?、氬氣、氪氣、氙氣、乙烷、乙烯、丙烷中的至少一種。

15、優(yōu)選地，所述低溫高壓反應(yīng)在溫度為0℃～10℃、壓力為2mpa～5mpa的條件下進(jìn)行。

16、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述低溫高壓反應(yīng)在溫度為0℃～5℃、壓力為3mpa～4mpa的條件下進(jìn)行。

17、優(yōu)選地，所述低溫高壓反應(yīng)的時(shí)間為1h～24h。

18、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑具有用量較少、能夠高效地促進(jìn)氣體水合物生成、適用于多種氣體水合物、環(huán)境友好、制備得到的氣體水合物儲(chǔ)氣量大等優(yōu)點(diǎn)，且其制備方法簡(jiǎn)單、原料來源廣泛且成本低廉，適合進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

19、具體來說：

20、1)本發(fā)明的水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑僅需較少的用量便能夠高效地促進(jìn)氣體水合物的形成，適用于多種氣體水合物，制備得到的氣體水合物儲(chǔ)氣量大，且氣體水合物脫氣時(shí)僅會(huì)產(chǎn)生較少泡沫或無泡沫產(chǎn)生；

21、2)本發(fā)明的水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑的制備工藝簡(jiǎn)單，原料來源廣泛且成本低廉，生產(chǎn)成本低，適合進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑，其特征在于，組成包括無機(jī)組分和有機(jī)組分；所述無機(jī)組分為硼酸、磷酸鋰、磷酸鈉、四硼酸鋰中的至少一種；所述有機(jī)組分為1-金剛烷胺、香葉木素、甲酚紅、茜素紅、天青a、天青b、黑色素、維生素b1、l-組氨酸、l-色氨酸、l-精氨酸、l-甲硫氨酸、l-半胱氨酸、十二烷基硫酸鈉中的至少一種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑，其特征在于：所述無機(jī)組分、有機(jī)組分的質(zhì)量比為1:0.1～4。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑，其特征在于：所述無機(jī)組分、有機(jī)組分的質(zhì)量比為1:0.2～1.5。

4.一種如權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將無機(jī)組分和有機(jī)組分混合均勻，即得水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。

5.一種氣體水合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑加水溶解制成無機(jī)組分-有機(jī)組分復(fù)合水溶液，再通入氣體進(jìn)行低溫高壓反應(yīng)，即得氣體水合物。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體水合物的制備方法，其特征在于：所述無機(jī)組分-有機(jī)組分復(fù)合水溶液中的無機(jī)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％～0.5％。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的氣體水合物的制備方法，其特征在于：所述無機(jī)組分-有機(jī)組分復(fù)合水溶液中的有機(jī)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02％～0.4％。

8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的氣體水合物的制備方法，其特征在于：所述氣體為甲烷、二氧化碳、氫氣、氧氣、氮?dú)?、硫化氫、氬氣、氪氣、氙氣、乙烷、乙烯、丙烷中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的氣體水合物的制備方法，其特征在于：所述低溫高壓反應(yīng)在溫度為0℃～10℃、壓力為2mpa～5mpa的條件下進(jìn)行。

10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的氣體水合物的制備方法，其特征在于：所述低溫高壓反應(yīng)的時(shí)間為1h～24h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑及氣體水合物的制備方法。本發(fā)明的水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑的組成包括無機(jī)組分和有機(jī)組分，無機(jī)組分為硼酸、磷酸鋰、磷酸鈉、四硼酸鋰中的至少一種，有機(jī)組分為1?金剛烷胺、香葉木素、甲酚紅、茜素紅、天青A、天青B、黑色素、維生素B1、L?組氨酸、L?色氨酸、L?精氨酸、L?甲硫氨酸、L?半胱氨酸、十二烷基硫酸鈉中的至少一種。本發(fā)明的水合物動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑具有用量較少、能夠高效地促進(jìn)氣體水合物生成、適用于多種氣體水合物、環(huán)境友好、制備得到的氣體水合物儲(chǔ)氣量大等優(yōu)點(diǎn)，且其制備方法簡(jiǎn)單、原料來源廣泛且成本低廉，適合進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：王衛(wèi)星,孫杰,鐘雯麗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華南理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21