[发明专利]水合物促进剂及其在制备高储气密度气体水合物中的应用

说明书

技术领域

本发明属于能源材料技术领域，具体涉及一种水合物促进剂及其在快速制备高储气密度气体水合物中的应用。

背景技术

气体水合物，也称为气体笼形包合物，是非化学计量的晶状包合物。在水合物中，主体水分子通过氢键在空间相连，形成一系列多面体孔穴，气体填充在这些孔穴中。当晶格被破坏，例如通过提高气体水合物的储存温度，气体就会被释放出来。由于气体水合物具有这种独特的物理化学特性，因此气体水合物技术被广泛应用于分离、捕获、存储或运输气体等方面。

美国能源部提出在标准温度和压力下甲烷水合物储气密度需达到180v/v，但是利用现有技术，甲烷水合物储气密度较低，无法达到这一目标；此外气体水合物的形成过程涉及到气-固或气-液界面相互作用，甲烷水合物的形成非常缓慢。以上的不足限制了甲烷水合物在各个领域的商业用途。科研工作者们通过各种途径以增加液态水或固态冰和甲烷气体之间的界面接触，以提高气体水合物的形成速率和储气密度。包括应用高压，剧烈搅拌，采用干水，使用表面活性剂，如十二烷基硫酸钠(SDS)，使用载体，如多孔二氧化硅或者聚合物等。

SDS已被证实能显著增加气体水合物的形成速率，但SDS和大多数其它的表面活性剂均来自不可再生的石油化工原料，不仅成本较高，并且对环境也有负面影响。因此，寻找一种经济、环保且高效的水合物促进剂是气体水合物方法成功应用的关键。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种水合物促进剂。本发明采用氨基酸作为气体水合物促进剂，具有反应速度快，储气量大，促进剂易于回收，无污染等优点。

本发明的另一目的在于提供上述水合物促进剂的应用。本发明通过将氨基酸水溶液作为促进剂，促进高储气密度的气体水合物生成，方法简单，储气量大，绿色环保。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种水合物的促进剂包括氨基酸和水；所述促进剂由100质量份的水和0.05～5质量份的氨基酸均匀混合而成。

所述的氨基酸为亮氨酸，苯丙氨酸，色氨酸，精氨酸，胱氨酸，谷氨酸，天冬氨酸，缬氨酸，丙氨酸，半胱氨酸，组氨酸，异亮氨酸，脯氨酸，蛋氨酸，丝氨酸，苏氨酸，甘氨酸，赖氨酸，草氨酸，含羞草氨酸，酪氨酸，肌氨酸，刀豆氨酸，瓜氨酸，蒜氨酸，羟脯氨酸，环亮氨酸，正亮氨酸，高苯丙氨酸，鸟氨酸或茶氨酸中的一种以上。

所述水合物促进剂在制备高储气密度气体水合物中的应用，具体包含以下步骤：将100质量份的水和0.05～5质量份的氨基酸混合均匀，得到促进剂水溶液，在高压反应釜内，低温下通入高压气体，反应一段时间，得到高储气密度的固态气体水合物。

所述的气体为甲烷、二氧化碳、氢气、氧气、氮气、硫化氢、氩气、氪气、氙气、乙烷、乙烯或丙烷中的一种以上。

所述低温为0～10℃；所述高压气体的压力为3～15兆帕；所述反应时间为1～10h。

与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：

(1)本发明的气体水合物促进剂具有无毒害、无污染，易降解等优点，切合“绿色化学”的理念；

(2)本发明的促进剂，能缩短水合诱导时间，增大储气量，提高储气密度，且不产生泡沫；同时本发明的促进剂价格便宜、用量小、来源广、可回收再用，能促进气体水合物高效生成，并且对温度和压力条件没有特殊要求；

(3)本发明制备高储气密度气体水合物的方法快速，高效，简单，易于实现。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种水合物的促进剂为质量分数为0.5％的氨基酸水溶液，其由99.5克水，0.3克亮氨酸和0.2克苯丙氨酸均匀混合而成。

一种快速制备高储气密度气体水合物的方法：在0℃下向高压反应釜(高压反应釜的有效体积为500mL)里100克上述氨基酸水溶液中充入压力为9.5兆帕的甲烷气体，在氨基酸促进剂的作用下快速生长形成高储气密度的固体水合物，记录一定时间间隔的气体储存量，结果如表1所示，其中水合诱导时间为4min。

实施例2

一种水合物的促进剂为质量分数为1％的氨基酸水溶液，由99克水，0.5克亮氨酸和0.5克缬氨酸均匀混合而成。