[发明专利]一种甲烷水合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种甲烷水合物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将氟表面活性剂溶于去离子水中，至所述氟表面活性剂质量百分比浓度为0.05wt％‑1.5wt％，取一定量该溶液倒入高压反应釜中，待温度冷却至1‑10oC后，向釜中充入1‑10MPa的甲烷气体，反应15‑30min后即可生成甲烷水合物。本发明所使用的氟表面活性剂作为甲烷水合物生成的促进剂能够实现更快的储气速率，更高的储气倍数，水合物分解过程无泡沫产生，且可以多次循环使用。

技术领域

本发明涉及化学合成领域，具体的说涉及一种将甲烷和水分子在促进剂存在条件下反应得到甲烷水合物的制备方法。利用本技术可以实现甲烷的储存或分离。

背景技术

甲烷水合物也称“可燃冰”，是甲烷气体和水分子形成的笼状结晶化合物，它是在高压低温条件下形成的，常温常压下它会缓慢分解，释放出甲烷，水分子以氢键形成笼状框架，甲烷分子以分子间作用力存在于笼形框架内。甲烷水合物具有很高的存储甲烷的能力，理论上一体积水可以存储180倍体积的甲烷，并且储存条件温和。该方法还可应用于甲烷与其它气体的分离。但是甲烷水合物生成过程诱导期较长，通常为数天甚至数周，水合物生长缓慢，水转化率低，单位体积的水存储的甲烷量少，这成为它应用的屏障，如何实现它的快速生成和高的存储量是利用该技术的关键。

部分表面活性剂已被证实可以有效促进甲烷水合物的生成，例如十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠等都是很好的甲烷水合物生成促进剂。但使用这些表面活性剂存在一个很大的缺陷，甲烷水合物在分解的过程中会产生大量的泡沫，这不但影响水合物应用而且会导致表面活性剂流失，不利于表面活性剂的循环使用。因此合适的表面活性剂除了要促进速度快，储气量大外，在水合物分解的过程中不能有泡沫产生。尽管专利CN200910030246.2、CN201310206477.0、CN201310255793.7、CN201310580930.4、CN201410678500.0、CN201510258806.5、CN201510289215.4都提到以表面活性剂或表面活性剂搭配其它化合物或粒子作为甲烷水合物的促进剂，但它们只考察了水合物的生成过程，对如何消除水合物分解过程产生的泡沫没有做深入研究。专利CN201610898856.4制备了一种粒径可控的水合物纳米促进剂可以有效减少水合物分解过程中产生的泡沫，但该纳米促进剂完成整个储气过程仍然需要50-70min，储气量仅能达到140倍。开发储气速率快、储气量大、没有泡沫产生的促进剂是甲烷水合物领域未来发展的大方向。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是开发一种新的甲烷水合物的制备方法。采用特定结构的氟表面活性剂作为促进剂，不仅水合物生成速率快，储气量大，而且水合物分解过程中几乎没有泡沫产生。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为将一定量的氟表面活性剂溶于去离子水中，将溶液倒入反应釜中，在一定温度下充入一定压力的甲烷气体，反应一段时间后得到甲烷水合物。

更具体地，根据本发明所述的甲烷水合物的制备方法包括如下步骤：将氟表面活性剂溶于去离子水中，至所述氟表面活性剂质量百分比浓度为0.05wt％-1.5wt％，取一定量该溶液倒入高压反应釜中，待温度冷却至1-10℃后，向釜中充入1-10MPa的甲烷气体，反应15-30min后即可生成甲烷水合物。

优选地，所述氟表面活性剂质量百分比浓度为0.2wt％-0.8wt％，取一定量该溶液倒入高压反应釜中，待温度冷却至2-6℃后，向釜中充入4-8MPa的甲烷气体。