本發(fā)明涉及天然氣水合物快速制備相關(guān)，尤其涉及一種仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置。

背景技術(shù)：

1、天然氣水合物具備較強(qiáng)的儲(chǔ)氣能力、溫和儲(chǔ)存條件和較高的安全性。與傳統(tǒng)天然氣儲(chǔ)運(yùn)方式相比，使用天然氣水合物作為載體的運(yùn)輸方式更加經(jīng)濟(jì)安全，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，較低的水向水合物轉(zhuǎn)化率使得其在商業(yè)應(yīng)用中具有挑戰(zhàn)性，選擇合適的促進(jìn)水合物生成方式是這類技術(shù)成功的關(guān)鍵。

2、為了實(shí)現(xiàn)天然氣水合物的工業(yè)化生產(chǎn)，探索了包括物理法、外場(chǎng)作用和添加劑法等多種生成強(qiáng)化策略。其中，多孔介質(zhì)作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)材料顯示出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。這類介質(zhì)通過其高比表面積和毛細(xì)作用特性，顯著增加氣水接觸面積，從而加速氣液間的傳質(zhì)和傳熱過程，提高水合物的生成速率和儲(chǔ)氣密度。然而，現(xiàn)有多孔介質(zhì)如活性炭、納米粒子和硅膠等存在一些局限性?；钚蕴亢凸枘z的吸附容量雖高，但在水合物形成中容易飽和，難以再生；納米粒子雖增強(qiáng)了傳質(zhì)效率，但其穩(wěn)定性和回收難度限制了實(shí)際應(yīng)用。這些缺點(diǎn)突顯了開發(fā)新型水合物促進(jìn)材料的必要性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置，不僅能克服現(xiàn)有動(dòng)力學(xué)促進(jìn)材料的缺點(diǎn)，還能模擬自然界中樹木的高效水分和氣體交換機(jī)制，為天然氣水合物的商業(yè)利用和儲(chǔ)存提供一種創(chuàng)新且高效的解決方案。

2、本發(fā)明提供的具體技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供的一種仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置采用十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹狀吸水卡紙，所述仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置包括主干、沿所述主干的中心線對(duì)稱分布在所述主干兩側(cè)的10個(gè)分支，所述主干的寬度自下向上逐漸遞減，所述分支沿所述主干的底部向上間隔分布，所述分支的長(zhǎng)度沿所述主干的長(zhǎng)度方向自下向上逐漸遞減，所述分支的長(zhǎng)度為分支在主干邊緣中心處至分支末端中心處的距離，所述分支的寬度沿遠(yuǎn)離所述主干的方向上先增大后變小。

4、可選的，所述主干的底部寬度是所述主干的頂部寬度的1.2倍~3倍，位于所述主干底部的分支的長(zhǎng)度是位于所述主干頂部的分支的長(zhǎng)度的1.5倍~2.5倍。

5、可選的，所述分支的長(zhǎng)度沿所述主干的長(zhǎng)度方向自下向上依次為22毫米、21毫米、15毫米、13毫米、10毫米，所述主干呈直立狀結(jié)構(gòu)，所述主干的底部寬度為27毫米，所述主干的頂部為半圓形結(jié)構(gòu)。

6、可選的，相鄰的兩個(gè)所述分支在所述主干的邊緣位置的中心點(diǎn)之間的距離沿所述主干的長(zhǎng)度方向自下向上逐漸增長(zhǎng)，其中，所述分支在所述主干的邊緣位置的中心點(diǎn)至所述主干底部的距離沿所述主干的長(zhǎng)度方向依次為22毫米、40毫米、59毫米、81毫米、104毫米。

7、可選的，所述分支沿其長(zhǎng)度方向被裁剪為三部分，所述分支的頂部為半圓形狀。

8、可選的，所述分支沿其長(zhǎng)度方向被裁剪為寬度相等的三部分，所述主干沿其長(zhǎng)度方向被裁剪為左右對(duì)稱的兩部分，所述主干的裁剪線為所述主干長(zhǎng)度的三分之二~四分之三，所述主干的裁剪線貫穿所述主干的底部。

9、可選的，十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹狀吸水卡紙的比表面積為0.00496m2/g。

10、可選的，所述仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置采用十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹狀吸水卡紙采用如下方法制備：

11、將樹狀吸水卡紙浸泡在濃度為200ppm~500?ppm的十二烷基硫酸鈉溶液中20~40分鐘，浸泡溫度為15~25攝氏度；

12、樹狀吸水卡紙浸泡結(jié)束之后在80~120攝氏度下烘干50~70分鐘，烘干之后得到十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹狀吸水卡紙。

13、可選的，浸泡所述樹狀吸水卡紙的十二烷基硫酸鈉溶液的濃度為300?ppm，浸泡時(shí)間為30分鐘，浸泡溫度為20℃。

14、可選的，樹狀吸水卡紙浸泡結(jié)束之后的烘干溫度為100℃，烘干時(shí)間長(zhǎng)度為60分鐘。

15、本發(fā)明的有益效果如下：

16、本發(fā)明提供一種仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置采用十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹狀吸水卡紙，該仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置包括主干、沿主干的中心線對(duì)稱分布在主干兩側(cè)的10個(gè)分支，主干的寬度自下向上逐漸遞減，分支沿主干的底部向上間隔分布，分支的長(zhǎng)度沿主干的長(zhǎng)度方向自下向上逐漸遞減，分支的長(zhǎng)度為分支在主干邊緣中心處至分支末端中心處的距離，分支的寬度沿遠(yuǎn)離主干的方向上先增大后變小，可以通過模仿自然樹木的形態(tài)，提供較大的表面積，使得更多的氣體與水分子能夠在促進(jìn)材料的表面上接觸，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效增加了氣液接觸面積，從而加速了水合物的生成過程，尤其是在有限的空間內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的氣體轉(zhuǎn)換和甲烷水合物的快速增長(zhǎng)，不僅能克服現(xiàn)有動(dòng)力學(xué)促進(jìn)材料的缺點(diǎn)，還能模擬自然界中樹木的高效水分和氣體交換機(jī)制，為天然氣水合物的商業(yè)利用和儲(chǔ)存提供一種創(chuàng)新且高效的解決方案。

技術(shù)特征：

1.一種仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，所述仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置采用十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹狀吸水卡紙，所述仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置包括主干、沿所述主干的中心線對(duì)稱分布在所述主干兩側(cè)的10個(gè)分支，所述主干的寬度自下向上逐漸遞減，所述分支沿所述主干的底部向上間隔分布，所述分支的長(zhǎng)度沿所述主干的長(zhǎng)度方向自下向上逐漸遞減，所述分支的長(zhǎng)度為分支在主干邊緣中心處至分支末端中心處的距離，所述分支的寬度沿遠(yuǎn)離所述主干的方向上先增大后變小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，所述主干的底部寬度是所述主干的頂部寬度的1.2倍~3倍，位于所述主干底部的分支的長(zhǎng)度是位于所述主干頂部的分支的長(zhǎng)度的1.5倍~2.5倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，所述分支的長(zhǎng)度沿所述主干的長(zhǎng)度方向自下向上依次為22毫米、21毫米、15毫米、13毫米、10毫米，所述主干呈直立狀結(jié)構(gòu)，所述主干的底部寬度為27毫米，所述主干的頂部為半圓形結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，相鄰的兩個(gè)所述分支在所述主干的邊緣位置的中心點(diǎn)之間的距離沿所述主干的長(zhǎng)度方向自下向上逐漸增長(zhǎng)，其中，所述分支在所述主干的邊緣位置的中心點(diǎn)至所述主干底部的距離沿所述主干的長(zhǎng)度方向依次為22毫米、40毫米、59毫米、81毫米、104毫米。

5.根據(jù)權(quán)要求3或4所述的仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，所述分支沿其長(zhǎng)度方向被裁剪為三部分，所述分支的頂部為半圓形狀。

6.根據(jù)權(quán)要求3或4所述的仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，所述分支沿其長(zhǎng)度方向被裁剪為寬度相等的三部分，所述主干沿其長(zhǎng)度方向被裁剪為左右對(duì)稱的兩部分，所述主干的裁剪線為所述主干長(zhǎng)度的三分之二~四分之三，所述主干的裁剪線貫穿所述主干的底部。

7.根據(jù)權(quán)要求3或4所述的仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹狀吸水卡紙的比表面積為0.00496m2/g。

8.根據(jù)權(quán)要求3或4所述的仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，所述仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置采用十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹狀吸水卡紙采用如下方法制備：

9.根據(jù)權(quán)要求8所述的仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，浸泡所述樹狀吸水卡紙的十二烷基硫酸鈉溶液的濃度為300?ppm，浸泡時(shí)間為30分鐘，浸泡溫度為20℃。

10.根據(jù)權(quán)要求8所述的仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置，其特征在于，樹狀吸水卡紙浸泡結(jié)束之后的烘干溫度為100℃，烘干時(shí)間長(zhǎng)度為60分鐘。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置，屬于天然氣水合物制備相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，其采用十二烷基硫酸鈉浸泡改性的樹狀吸水卡紙，該仿生樹狀水合物促進(jìn)裝置包括主干、沿主干的中心線對(duì)稱分布在主干兩側(cè)的10個(gè)分支，主干的寬度自下向上逐漸遞減，分支沿主干的底部向上間隔分布，分支的長(zhǎng)度沿主干的長(zhǎng)度方向自下向上逐漸遞減，分支的長(zhǎng)度為分支在主干邊緣中心處至分支末端中心處的距離，分支的寬度沿遠(yuǎn)離主干的方向上先增大后變小，可以通過模仿自然樹木的形態(tài)，提供較大的表面積，使得更多的氣體與水分子能夠在促進(jìn)材料的表面上接觸，有效增加了氣液接觸面積，從而加速了水合物的生成過程，尤其是在有限的空間內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的氣體轉(zhuǎn)換和甲烷水合物的快速增長(zhǎng)。

技術(shù)研發(fā)人員：黃晨醒,林日億,王新偉,鄭煒博,王奕雅,路暢,楊正大,張立強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油大學(xué)（華東）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21