[发明专利]一种促进气体水合物生长的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种促进气体水合物生长的方法，特别涉及一种促进二氧化碳气体水合物生长的方法，属于石油采收技术领域。

背景技术

随着能源消耗量的不断增大，大量的工业废气被直接排放入大气中，其中CO₂是造成温室效应的罪魁祸首，因此，CO₂的捕捉和封存技术显得尤为重要。传统的CO₂回收方法普遍存在使用的设备体积庞大，投资成本较高的缺点。

气体水合物是气体(N₂、CO₂、CH₄、C₂H₆等)和水在低温高压条件下生成的一种笼形晶体化合物。在气体水合物中，水分子之间由较强的氢键结合形成点阵结构，气体分子利用与水分子之间的范德华力填充于点阵间的笼。

近年来，水合物法回收、封存CO₂技术得到国内外的广泛关注。与其它CO₂捕集方法相比，水合物法封存CO₂技术具有以下优点：封存捕集的储气量大；生成条件容易实现；可重复利用并且安全可靠。但是由于气体水合物的生成类似于一种缓慢的结晶过程，其中伴随着气液固三相传质传热等复杂过程，研究发现，现有的水合物发封存气体的方法，普遍存在气体水合物的诱导时间长，生成速率缓慢，反应时间长的缺点，并且由于气-液界面处水合物膜的存在阻碍了气体进入液相，使得反应无法连续进行。

目前的水合物封存气体的方法普遍采用气体水合物促进剂，为实现气体水合物的快速连续生成，并提高储气密度。但是，现有的气体水合物促进剂或多或少的存在诱导时间长、应用条件苛刻、成本高、应用工艺复杂、添加量高而相应的促进效果差以及应用对象单一等缺点。

综上所述，提供一种能够明显缩短诱导时间、提高气体水合物的反应速率的气体水合物生长的方法是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种促进气体水合物生长的方法，该方法可以有效地促进气体水合物的生成，降低气体水合物的相平衡点，缩短诱导时间，提高气体水合物的反应速率和储气密度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种促进气体水合物生长的方法，该方法包括以下步骤：

向气体水合物促进剂溶液中通入气体，在温度为0-20℃(优选为2-10℃)，压力为0-15MPa(优选为1.5-10MPa)的条件下，以400-600r/min(优选为550r/min)的转速搅拌3-13min(优选为5min)，得到气体水合物；

其中，所述气体水合物促进剂溶液为浓度为100-1000ppm的两性全氟烷基醚甜菜碱表面活性剂的水溶液。

本发明提供的促进气体水合物生长的方法中，优选地，在总容积为500mL的反应釜中，气体水合物促进剂溶液与气体的体积比为1/30-1/220：1。

根据本发明的具体实施方式，其中，其气体水合物促进剂溶液与气体的体积比与反应器的总容积、进液量、温度和压力相关，这里仅以所述条件及500mL反应釜给出其液气体积比，其液气体积比为1/30-1/220：1。

本发明提供的促进气体水合物生长的方法中，优选地，采用的两性全氟烷基醚甜菜碱表面活性剂包括氟碳表面活性剂Intechem-01(FC-01)。

本发明提供的促进气体水合物生长的方法中，优选地，采用的气体包括CO₂、CH₄、C₂H₆或N₂等，更优选地，采用的气体为CO₂。

本发明提供的促进气体水合物生长的方法中，优选地，所用的气体水合物促进剂溶液为浓度为100ppm、500ppm或1000ppm的两性全氟烷基醚甜菜碱表面活性剂的水溶液。

本发明提供的促进气体水合物生长的方法中使用的气体水合物促进剂能够溶于大部分有机溶剂，具有很好的复配效果。在酸性介质中呈阳离子型，在碱性介质中呈阴离子型，在pH为6-8的介质中显两性，能有效的促进气体水合物成核成簇，缩短诱导时间，并且显著降低气体水合物的表面张力，使用其形成的气体水合物的表面张力在应用温度和应用压力下不大于16.8mN/m，使气液分子充分接触，缩短反应时间。

本发明提供的促进气体水合物生长的方法，具体包括以下步骤：