[发明专利]一种气体水合物强化生成方法

说明书

本发明公开了一种气体水合物强化生成方法，包括：将水、碳化硅泡沫陶瓷填料混合，在密闭的反应釜内与待反应气体接触，在水合物生成的条件下发生反应，待反应气体与水在所述碳化硅泡沫陶瓷填料表面和孔隙内部发生水合反应，生成气体水合物。本发明提高了气液相之间传质效率，加快了水合反应速度，提高了储气量，规避了动态强化技术需要解决的复杂机械与高能耗问题，降低了能耗与机械维护成本，且所使用的填料能够重复利用，具有良好的工业化应用前景。

技术领域

本发明涉及气体水合物合成技术领域，特别是一种气体水合物强化生成方法。

背景技术

气体水合物是在一定温度和压力条件下由气体或挥发性液体与水相互作用形成的一种白色结晶笼型物质。基于水合物的工业技术在气体储运与分离、海水淡化、温室气体捕获、自动制冷等方面具有重要应用前景，成为近年来的研究热点。然而，这些技术大部分仍处于实验室研究阶段，部分已进入中试阶段，制约其商业化应用的最主要瓶颈是水合物成核诱导时间长、生长速度慢，迫切需要开发一些新型的清洁高效、实用经济的水合物强化生成技术。

水合物强化生成技术分为动态强化与静态强化两类。动态强化技术包括搅拌、鼓泡、喷雾、离心旋转超重力等，可以通过强化传质来提高水合物生成速度，但需要额外引入机械设备和能耗，且有其内在的受限因素，工业放大应用受到限制。静态强化技术主要是通过添加化学促进剂与多孔介质填料来促进水合物生长。一方面，通过添加表面活性剂能够降低气液界面的表面张力，实现气体水合物的快速生成；另一方面，通过添加石英砂、硅胶、水凝胶、纳米管、泡沫填料等具有高比表面积的多孔材料，增加气液接触面，从而改进水合物生长动力学。与化学促进剂相比，多孔材料具有环境友好和可反复循环利用等优势，因此近年来倍受关注。

例如，在中国专利CN104785085A“一种基于多孔材料的气体分离方法及分离系统”中，采用纳米级介孔材料(孔径5-50nm)，在10-15℃温度下进行水合物反应，对不同气体进行分离，并在25-30℃下进行水合物分解，整个反应过程中反应体系含水率保持在70-80％。由于反应时间比较随机，该方法存在难以控制气体流速、反应通道可能会被生成水合物堵塞等不足之处。在中国专利文献CN101863483A“一种合成气体水合物的干水及其制备方法”中，采用干水(尺寸3-15μm)来缩短水合物诱导时间，即将疏水性气相二氧化硅与水在高强度搅拌器中高速剪切后形成一种粉末状的、可流动的粉包水混合物，实现水的高度分散。该方法可增加气-水接触面积，但是干水在保存运输及重复使用性能方面仍存在挑战，其工业扩大化受到一定程度的限制。在中国专利文献CN107551954A“一种利用疏水改性泡沫金属实现快速水合储气的方法”中，采用疏水改性泡沫金属作为静态水合体系的导热骨架，在3-30MPa压力及0-20℃温度下，发生水合物反应从而达到气体储存的目的。然而，由于金属材料本身的化学性质较为活泼，长时间使用可能会出现腐蚀变形等情况，该方法不适合于酸性气体或海水体系的工业应用。

因此，用于强化水合物生成的新型多孔材料，需要综合考虑提高传质效率、及时移除水合物反应生成热、耐酸碱腐蚀等因素，克服现有技术的不足。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种气体水合物强化生成方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种气体水合物强化生成方法，包括：将水、碳化硅泡沫陶瓷填料混合，在密闭的反应釜内与待反应气体接触，在水合物生成的条件下发生反应，待反应气体与水在所述碳化硅泡沫陶瓷填料表面和孔隙内部发生水合反应，生成气体水合物。

进一步地：

所述待反应气体包括甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳或氢气中的一种以上。

包括以下步骤：

A、在耐高压的密闭反应釜中，加入碳化硅泡沫陶瓷填料，注入水/水溶液，令填料浸没在水/水溶液中；