[发明专利]一种生物可降解型气体水合物生成促进剂

说明书

技术领域

本发明涉及气体水合物强化生成和水合物技术应用领域，尤指一种生物可降解型水合物促进剂。

背景技术

气体水合物是由水分子和客体分子如：CH₄、CO₂、H₂S等气体小分子在高压低温条件下形成的笼形晶体化合物，由于构成水合物的气体分子种类和数目各有不同，故气体水合物不具有固定的化学计量。构成水合物的笼形空腔是高效的纳米级的气体储存器，能在约2℃，3Mpa的条件下稳定的储存气体。相比于液化天然气（LNG）、压缩天然气（CNG），天然气水合物储运技术(NHG)的投资成本及运行耗费低，安全性能好，常压下大规模储存和运输天然气水合物时不必冷却到平衡温度以下,并且操作简单稳定性好。

自第一届水合物大会以来气体水合物得到世界各国专业的广泛研究。许多基于气体水合物的新技术比如：混合气体分离技术、水合物法储运天然气技术、CO₂捕集技术以及海水淡化技术也如纷纷成为重要的研究方向。这些新颖的技术都需要以气体水合物强化生成作为基础，需要以水合物高效、快速、连续的成生作为前提。然而，制约水合物法工业应用的主要原因即为：水合物生成速率低；储气密度不高；实验废液处理不当会污染水体和环境。研究证明，通过添加表面活性剂可以有效的解决该技术难题，用于水合物促进研究的活性剂主要有十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、烷基多苷（APG）、线性烷基磺酸钠（LABSA），其中SDS研究的最为广泛，以上促进剂虽然在一定程度上提高了天然气水合物的生成速率，改善储气能力，但是由于表面活性剂种类繁多，性能也不同，表面活性剂的优势比较单一，不能兼容并蓄，并且用量大、价格贵、欠环保。效果仍不理想，无法直接应用于工业生产。

本发明针对以上问题，提出一种高效、经济、可生物降解的新型气体水合物促进剂，有助于水合物储运技术的工业化生产，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明目的在于针对水合物生产效率低、储气量少、添加剂有污染等技术问题提供一种可以生物降解的水合物促进剂，增大生成速率，提高储气密度，减少用量，降低成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物可降解型气体水合物促进剂，由R4型生物表面活性剂鼠李糖脂与碳酸钠复合得到，所述R4型鼠李糖脂结构如式I所示:

式I。

发明所述促进剂中的生物表面活性剂R4型鼠李糖脂（式I所示）为微生物发酵产物，可以直接排放到土壤和循环水体，不仅可以完全生物降解，还能清除土壤和水体中的油、金属或其他污染物，修复污染土壤和水体，改善环境。

本发明所述的R4型鼠李糖脂结构式如式I所示，其结构中含有圆环结构为水合物晶格成长提供模板，同时结构中的羧基能与碳酸钠（NaCO₃）产生良好的“协同效应”，帮助胶束形成，进一步降低表面张力，提高气体水合物储气密度。

本发明所述气体水合物促进剂的制备方法，采用R4型鼠李糖脂和碳酸钠（NaCO3）复配得到，使用时其质量分数分别为0.01%～0.12%和0.0125%～0.03%，二者按一定比例复配形成水溶液用于水合物生成。

本发明所述促进剂的特征在于：其用于促进气体水合物生成时没有苛刻的使用条件，应用温度为0～30℃，应用压力为0～30Mpa，表面张力为29.8～32.5mN/m。水合物诱导时间在5～15min，水合物反应时间为150～270min，耗气量比无添加剂情况下增加23.7%。

本发明采用的水合物生成装置为高压磁动力搅拌水合物生成系统，主要包括:电子分析天平、表面张力仪、高压反应釜、制冷恒温水浴、高压配气系统、光纤摄像系统、压力与温度控制装置、数据采集系统等，实验装置示意图附图说明，如图1。

高压反应釜是容积为500mL的磁动力搅拌反应釜，可在-10℃～20℃，0MPa～30Mpa的条件下进行水合物实验研究，反应需要的低温条件由制冷恒温浴槽（THD-2030型）控制，控温范围为-15℃～30℃，控温精度为±0.01℃，反应时利用高压配气系统通过气驱气增压泵向反应釜注入实验用气，水合物形成过程由光线摄像装置进行实时监视，同时反应釜内温度与压力等参数由测温、测压元件测量，实时显示在控制台的多功能数字显示仪上，并通过数据采集系统采集，记录在电脑终端。

采用本发明所述气体水合物促进剂强化CO₂水合物生成的方法如下：