[发明专利]高吸水性大分子物质在水合物法储运气体中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及水合物法储运气体技术领域，尤其涉及高吸水性大分子物质在水合物法储运气体中的应用。

背景技术

水合物是水和客体分子在一定的压力、温度下形成的非化学计量的笼型物质。甲烷、乙烷、丙烷、氢气、氧气、氮气、二氧化碳、硫化氢等许多气体都能与水形成水合物。气体水合物的研究是目前国内外的热点研究之一。

将气体转化为固态的水合物来储存和运输，这是水合物法储运气体的核心思想。在水合物储运气体方面研究较多的是天然气水合物(NGH)。目前天然气水合物储运方式有管道运输、液化天然气(LNG)、压缩天然气(CNG)和吸附天然气(ANG)等。管道运输初始投资成本很高，对于小型油田和零散的用户来说，极不经济；LNG的液化成本很高，投资巨大，运行费用很高，有安全隐患；CNG对设备要求很高，能量密度低；ANG虽然操作条件要求低，但是现有的吸附剂吸附能力不是很强，寻找高效的吸附剂是急需解决的问题。

与以上几种储运方式相比，NGH具有以下的优点：

(1)生产工艺简单，水合物储运以水为介质，对天然气的成分没有特殊要求，并且对环境无污染。

(2)安全性。水合物储运与液化天然气、压缩天然气相比，安全性较高。水合物只需要维持一定的低温，常压下就可以以固态保存。同时，水合物分解需要大量的热量，加上水合物的导热率较低(约为0.6W/(m·K))，不可能出现在瞬间释放出大量气体而造成爆炸等安全上的隐患。

(3)操作的灵活性。目前天然气的运输和集散主要是通过天然气管道和管网来实现的，基建投资巨大，对于零散、生产期短的气田管输方式很不经济。水合物生产工艺简单，可以在小气田处生产水合物，再用车、船运输，具有很高的经济性和灵活性。

然而，水合物生成速率低，造成水合物的生产规模难以大幅度提高，而且水合物形成条件苛刻，储气密度不高，严重阻碍了水合物储运技术的应用和推广。

高吸水性大分子物质的种类很多，按其原料来源可分为淀粉系(包括羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐等)、纤维素系(包括羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、纤维接枝、黄原酸化纤维素等)、合成聚合物系(包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类、无机聚合物类等)、蛋白质系(包括大豆蛋白、谷蛋白类等)、其他天然物及其衍生物系(包括果胶、藻酸、壳聚糖等)以及共混物和复合物系。

高吸水性大分子物质的亲水性基团有羟基、羧基、酰胺基和磺酸基等，具有强吸水性和高保水性，其吸水量为自身质量的几百倍至上千倍，吸水速度快，可在数秒内生成凝胶，并且保水性强，即使在受热、加压条件下也不易失水，对光、热、酸碱的稳定性好，同时具有良好的生物降解性能。

本发明提出了高吸水性大分子物质在水合物法储运气体的应用，来改善水合物法的缺点和不足，以使水合物法得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，公开高吸水性大分子物质在水合物法储运气体中的应用，以改善水合操作条件，缩短诱导期，增大水合速率和储气密度。本发明通过如下技术方案实现：

高吸水性大分子物质在水合物法储运气体中的应用，具体是将所述高吸水性大分子物质添加在水合物法所用的水中，高吸水性大分子物质占高吸水性大分子物质和水总质量的0.002％～1％。

上述高吸水性大分子物质在水合物法储运气体中的应用中，所述高吸水性大分子物质具有亲水基团和交联结构，其吸水量为自身质量的100至5000倍。

上述高吸水性大分子物质在水合物法储运气体中的应用中，所述亲水性基团包括羟基、羧基、酰胺基或磺酸基；高吸水性大分子物质的结构单元碳链是C₂或C₃，聚合度为200～2000，相对分子质量为2万～20万。

上述高吸水性大分子物质在水合物法储运气体中的应用中，高吸水性大分子物质为交联的丙烯酸钠盐和丙烯酸的共聚物。

上述高吸水性大分子物质在水合物法储运气体中的应用中，高吸水性大分子物质占高吸水性大分子物质和水总质量的0.05％～0.8％。

上述高吸水性大分子物质在水合物法储运气体中的应用中，水合物法中的反应条件为：0℃～10℃，5.0～20.0MPa。