[发明专利]气体水合物的生产方法

说明书

本发明涉及由形成水合物的气体生产气体水合物的方法。

该形成水合物的气体可以基本上是单一的气体物质，或者该形成水合物的气体可以包含形成水合物的气体物质的混合物，例如天然气。

气体水合物是一种象冰一样的主要包含水分子的晶体结构，而且在水合物形成过程中，气体分子插入到晶体结构内的分子水平的空腔中，当该气体在20℃和大气压下测定时，l单位体积的典型水合物可以含有超过100体积的气体。

水合物只能通过范围有限的气体化合物形成，包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳、硫化氢、四氢呋喃和含氯氟烃。大多数天然气田主要由上列前六种气体化合物组成。

附图的图1表示典型的北海天然气组合物的计算的水合物平衡曲线。其中曲线代表形成天然气水合物的压力和温度条件。因此该特定天然气形成气体水合物的条件是其处在曲线上或曲线左侧的压力和温度值。图1涉及的天然气是以下气体物质的组合物或混合物，以mol％表示：气体物质    mol％氮气        2.07     -难以形成水合物二氧化碳    0.575    -形成水合物甲烷        91.89    -形成水合物乙烷        3.455    -容易形成水合物丙烷        0.900    -容易形成水合物丁烷        0.395    -容易形成水合物戊烷        0.177    -非水合物形成物己烷        0.0108   -非水合物形成物庚烷        0.0105   -非水合物形成物辛烷        0.0102   -非水合物形成物水          0.5065   -非水合物形成物

在本领域的技术人员已知的适宜的压力和温度条件下，将形成水合物的气体与水混合导致形成气体水合物。

根据本发明，由形成水合物的气体生产气体水合物的方法包括把气体送进水合物形成区，在此区中形成气体的水合物，而且还包括把在上述区内未形成水合物的残留气体从上述区内送入至少一个其它水合物形成区，在该区内形成上述气体的水合物。

本发明将通过实例，参照附图进行进一步的描述，在附图中：

图2是在本发明方法中使用的压力容器的剖面图；

图3是在图2中线III-III上的剖面图；

图4是比图2比例更大的图2中压力容器中使用的气体分布喷嘴的透视图；

图5用图表示使用多个类似于图2中的压力容器通过本发明的方法以形成气体水合物的工厂；

图6用图表示能够替代图5中压力容器的排列组合的另一种这种压力容器的排列组合；和

图7用图表示压力容器的另一种实施方案，该压力容器能够用在本发明的方法中，而且能够用作图5工厂中多个压力容器的替换物。

在附图中，相同的参考数字或字母标记相同的或对应的部分，而且附图还通过省略其中某些流动方向控制阀，流体压力控制阀和泵得到简化，技术人员能够很容易地提供上述阀和泵以使工厂运行。

参照图2～4，通常是圆柱形的压力容器或室A有多个沿容器内侧延伸的基本上是径向放置的而且与内壁之间留有空间的挡板2。水入口管b导入容器A的底部或较低部分。气体供应喷嘴4靠近压力容器A底部，该喷嘴由气体供应管C供料，气体供应管C把形成水合物的气体例如天然气供给喷嘴，气体由该喷嘴，从喷头8上的喷嘴孔6以小气泡流的形式通过喷嘴上部的水柱上升。该容器还包括优选是连续驱动的机械搅拌装置，以搅拌水柱和其中形成的水合物。该机械搅拌装置通过沿容器高度不同位置的多个转子10在图2和图3中举例说明，每个转子包括多个由马达14驱动的轴12带动旋转的桨叶。气体输出管d在容器A的顶部或邻近顶部，通过气体输出管d，还没有形成水合物的未反应或过剩的气体被排出。邻近容器A上端的出口管e用来基本上是连续地取出所生产的可以是淤桨形状的气体水合物。该水合物的上表面由16表示。

压力容器A中的压力可以为约10巴～约200巴。由管b引入的水优选为冷却了的水，而且温度基本上为+5℃～-20℃，优选基本上为+2℃～-1℃。水和气体在高于容器A中压力的压力下分别被引入容器A。形成水合物是放热反应，因此水柱的温度有上升的趋势。例如在压力下通过管e离开的淤桨温度可能大约为6℃，比通过管b供应的水的温度约高5℃。但是被冷却的水基本连续供应，使容器A中的温度降至需要的值，而且免去了在容器A内部或围绕它的外侧提供冷却手段或装置的需要。