[发明专利]无机复合气体水合物促进剂及在制备高储气密度气体水合物中的应用

说明书

本发明属于气体水合物促进剂的技术领域，公开了无机复合气体水合物促进剂及在制备高储气密度气体水合物中的应用。所述气体水合物促进剂，包括无机复合促进剂，所述无机复合促进剂为硼酸与无机碱的水溶液，所述硼酸在气体水合物促进剂中的浓度为0.01～1wt％；所述无机碱在气体水合物促进剂中的浓度为0.001～1wt％。本发明的气体水合物促进剂在制备高储气密度气体水合物中的应用。本发明的气体水合物促进剂用量少、反应动力学快、储气量大、原料来源广泛、脱气时无泡沫产生、对环境友好。

技术领域

本发明属于能源材料技术领域，具体涉及无机复合气体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。

背景技术

甲烷(天然气的主要成分)是最清洁的化石能源。然而，甲烷易燃易爆，在工业利用过程中的主要困难是储存。目前，工业上甲烷常用储存方法是低温液化(113K)和室温高压压缩(200-300个大气压)，不但投资大、生产成本高，而且还存在潜在的安全问题。

水是甲烷储存的理想介质，它可以与甲烷形成分子式为CH₄·5.75H₂O的甲烷水合物，即可燃冰。理论上，甲烷水合物的储气密度为154.9mg/g。然而，在静态体系中，甲烷水合物的形成是一种缓慢的气/液界面反应，这也是阻碍水合物工业化进程的主要原因。目前已经提出了多种方法来解决该问题，包括：通过喷雾、搅拌、鼓泡增大气/液接触面的机械强化方法，以及通过在水中添加表面活性剂来改变溶液的微观结构、使用多孔载体或“干水”增加气/液接触面积的静态物理化学强化法。与其他方法相比，在静态体系中加入表面活性剂，特别是阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)能高效地加快水合物形成动力学。然而，即使SDS在较低浓度下使用，也会产生大量泡沫，易堵塞污染管线。同时，大多数的表面活性剂来源于不可再生的石油基原料，大量使用会造成严重的环境问题。环境友好型促进剂如天然产物可以显著加快甲烷水合物的形成动力学，然而较高的成本可能成为其大规模实际应用的潜在障碍。

近来，我们发现硼酸溶液，能够有效促进甲烷水合物的形成，但其储气密度相对较低。本发明采用无机复合物作为气体水合物促进剂，为水合物的大规模发展提供了一种经济、可持续的方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种能够高效、快速促进气体水合物生成的无机复合气体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。本发明将无机复合物作为水合物的促进剂，用以制备高储气密度气体水合物，具有用量少、反应动力学快、储气量大、原料来源广泛、脱气时无泡沫产生、对环境友好等优点。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种气体水合物促进剂，包括无机复合促进剂。

所述无机复合促进剂为硼酸与无机碱的水溶液，具体是由硼酸和无机碱溶于水中得到。

所述硼酸在气体水合物促进剂中的浓度为0.01～1wt％，优选为0.1～0.3wt％。

所述无机碱为氨水、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铝、氢氧化铜、氢氧化铋、氢氧化锶、氢氧化镧、氢氧化铟、氢氧化铯、氢氧化铁、氢氧化锆、氢氧化铈、氢氧化锗、氢氧化锡、氢氧化锑、氢氧化碲中的一种以上。

所述无机碱在气体水合物促进剂中的浓度为0.001～1wt％，优选为0.005～0.04wt％。

所述气体水合物促进剂在制备高储气密度气体水合物中的应用。

所述应用，具体包括以下步骤：向装有气体水合物促进剂的高压反应釜中，低温下通入高压气体，反应，获得高储气密度的固态气体水合物。

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