水合物促進(jìn)劑及其在制備高儲(chǔ)氣密度氣體水合物中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于能源材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水合物促進(jìn)劑及其在快速制備高儲(chǔ) 氣密度氣體水合物中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣體水合物，也稱為氣體籠形包合物，是非化學(xué)計(jì)量的晶狀包合物。在水合物中， 主體水分子通過(guò)氫鍵在空間相連，形成一系列多面體孔穴，氣體填充在這些孔穴中。當(dāng)晶格 被破壞，例如通過(guò)提高氣體水合物的儲(chǔ)存溫度，氣體就會(huì)被釋放出來(lái)。由于氣體水合物具有 這種獨(dú)特的物理化學(xué)特性，因此氣體水合物技術(shù)被廣泛應(yīng)用于分離、捕獲、存儲(chǔ)或運(yùn)輸氣體 等方面。
[0003] 美國(guó)能源部提出在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下甲烷水合物儲(chǔ)氣密度需達(dá)到180v/v，但是利 用現(xiàn)有技術(shù)，甲烷水合物儲(chǔ)氣密度較低，無(wú)法達(dá)到這一目標(biāo)；此外氣體水合物的形成過(guò)程涉 及到氣-固或氣-液界面相互作用，甲烷水合物的形成非常緩慢。以上的不足限制了甲烷水 合物在各個(gè)領(lǐng)域的商業(yè)用途?？蒲泄ぷ髡邆兺ㄟ^(guò)各種途徑以增加液態(tài)水或固態(tài)冰和甲烷氣 體之間的界面接觸，以提高氣體水合物的形成速率和儲(chǔ)氣密度。包括應(yīng)用高壓，劇烈攪拌， 采用干水，使用表面活性劑，如十二烷基硫酸鈉（SDS)，使用載體，如多孔二氧化硅或者聚合 物等。
[0004] SDS已被證實(shí)能顯著增加氣體水合物的形成速率，但SDS和大多數(shù)其它的表面活 性劑均來(lái)自不可再生的石油化工原料，不僅成本較高，并且對(duì)環(huán)境也有負(fù)面影響。因此，尋 找一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保且高效的水合物促進(jìn)劑是氣體水合物方法成功應(yīng)用的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種水合物促進(jìn)劑。本發(fā) 明采用氨基酸作為氣體水合物促進(jìn)劑，具有反應(yīng)速度快，儲(chǔ)氣量大，促進(jìn)劑易于回收，無(wú)污 染等優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述水合物促進(jìn)劑的應(yīng)用。本發(fā)明通過(guò)將氨基酸水溶 液作為促進(jìn)劑，促進(jìn)高儲(chǔ)氣密度的氣體水合物生成，方法簡(jiǎn)單，儲(chǔ)氣量大，綠色環(huán)保。
[0007] 本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種水合物的促進(jìn)劑包括氨基酸和水；所述促進(jìn)劑由100質(zhì)量份的水和0. 05~5 質(zhì)量份的氨基酸均勻混合而成。
[0009] 所述的氨基酸為亮氨酸，苯丙氨酸，色氨酸，精氨酸，胱氨酸，谷氨酸，天冬氨酸，纈 氨酸，丙氨酸，半胱氨酸，組氨酸，異亮氨酸，脯氨酸，蛋氨酸，絲氨酸，蘇氨酸，甘氨酸，賴氨 酸，草氨酸，含羞草氨酸，酪氨酸，肌氨酸，刀豆氨酸，瓜氨酸，蒜氨酸，羥脯氨酸，環(huán)亮氨酸， 正亮氨酸，高苯丙氨酸，鳥(niǎo)氨酸或茶氨酸中的一種以上。
[0010] 所述水合物促進(jìn)劑在制備高儲(chǔ)氣密度氣體水合物中的應(yīng)用，具體包含以下步驟： 將100質(zhì)量份的水和0. 05~5質(zhì)量份的氨基酸混合均勻，得到促進(jìn)劑水溶液，在高壓反應(yīng) 釜內(nèi)，低溫下通入高壓氣體，反應(yīng)一段時(shí)間，得到高儲(chǔ)氣密度的固態(tài)氣體水合物。
[0011] 所述的氣體為甲燒、二氧化碳、氫氣、氧氣、氮?dú)?、硫化氫、氬氣、氣氣、氣氣、乙燒?乙烯或丙烷中的一種以上。
[0012] 所述低溫為0~KTC;所述高壓氣體的壓力為3~15兆帕；所述反應(yīng)時(shí)間為1~ IOh0
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0014] (1)本發(fā)明的氣體水合物促進(jìn)劑具有無(wú)毒害、無(wú)污染，易降解等優(yōu)點(diǎn)，切合"綠色化 學(xué)"的理念；
[0015] (2)本發(fā)明的促進(jìn)劑，能縮短水合誘導(dǎo)時(shí)間，增大儲(chǔ)氣量，提高儲(chǔ)氣密度，且不產(chǎn)生 泡沫；同時(shí)本發(fā)明的促進(jìn)劑價(jià)格便宜、用量小、來(lái)源廣、可回收再用，能促進(jìn)氣體水合物高效 生成，并且對(duì)溫度和壓力條件沒(méi)有特殊要求；
[0016] (3)本發(fā)明制備高儲(chǔ)氣密度氣體水合物的方法快速，高效，簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0018] 實(shí)施例1
[0019] -種水合物的促進(jìn)劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%的氨基酸水溶液，其由99. 5克水，0. 3克 亮氨酸和〇. 2克苯丙氨酸均勻混合而成。
[0020] 一種快速制備高儲(chǔ)氣密度氣體水合物的方法：在o°c下向高壓反應(yīng)釜（高壓反應(yīng) 釜的有效體積為500mL)里100克上述氨基酸水溶液中充入壓力為9. 5兆帕的甲烷氣體，在 氨基酸促進(jìn)劑的作用下快速生長(zhǎng)形成高儲(chǔ)氣密度的固體水合物，記錄一定時(shí)間間隔的氣體 儲(chǔ)存量，結(jié)果如表1所示，其中水合誘導(dǎo)時(shí)間為4min。
[0021] 實(shí)施例2
[0022] -種水合物的促進(jìn)劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %的氨基酸水溶液，由99克水，0. 5克亮氨酸 和0. 5克纈氨酸均勻混合而成。
[0023] 一種快速制備高儲(chǔ)氣密度氣體水合物的方法：在0°C下向高壓反應(yīng)釜（有效體積 500mL)里100克上述氨基酸水溶液中充入壓力為8. 5兆帕的甲烷氣體，在氨基酸促進(jìn)劑的 作用下快速生長(zhǎng)形成高儲(chǔ)氣密度的固體水合物，記錄一定時(shí)間間隔的氣體儲(chǔ)存量，結(jié)果如 表1所不，其中水合誘導(dǎo)時(shí)間為5min。
[0024] 實(shí)施例3
[0025] -種水合物的促進(jìn)劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 2%的氨基酸水溶液，由99. 8克水，0. 1克苯 丙氨酸和〇. 1克異亮氨酸均勻混合而成。
[0026] 一種快速制備高儲(chǔ)氣密度氣體水合物的方法：在0°C下高壓反應(yīng)釜（（有效體積 500mL))里100克上述氨基酸水溶液中充入壓力為9. 5兆帕的甲烷氣體，在氨基酸促進(jìn)劑的 作用下快速生長(zhǎng)形成高儲(chǔ)氣密度的固體水合物，記錄一定時(shí)間間隔的氣體儲(chǔ)存量，結(jié)果如 表1所示，其中水合誘導(dǎo)時(shí)間為8min。
[0027] 實(shí)施例4
[0028] -種水合物的促進(jìn)劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %的氨基酸水溶液，由99克水，0. 5克蛋氨酸 和0. 5克苯丙氨酸均勻混合而成。
[0029] -種快速制備高儲(chǔ)氣密度氣體水合物的方法：在0°C下向高壓反應(yīng)釜（（有效體積 500mL))里100克上述氨基酸水溶液中充入壓力為3兆帕的二氧化碳?xì)怏w，在氨基酸促進(jìn)劑 的作用下快速生長(zhǎng)形成高儲(chǔ)氣密度的固體水合物，記錄一定時(shí)間間隔的氣體儲(chǔ)存量，結(jié)果 如表1所示，其中水合誘導(dǎo)時(shí)間為4min。
[0030] 實(shí)施例5
[0031] -種水合物的促進(jìn)劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 1 %的氨基酸水溶液，由99. 9克水，0. 05克 色氨酸，〇. 02克纈氨酸和0. 01克蛋氨酸與0. 02克苯丙氨酸均勻混合而成。
[0032] 一種快速制備高儲(chǔ)氣密度氣體水合物的方法：在0°C下向高壓反應(yīng)釜（有效體積 500mL)里100克上述氨基酸水溶液中充入壓力為10兆帕的甲烷氣體，在氨基酸促進(jìn)劑的作 用下快速生長(zhǎng)形成高儲(chǔ)氣密度的固體水合物，記錄一定時(shí)間間隔的氣體儲(chǔ)存量，結(jié)果如表1 所示，其中水合誘導(dǎo)時(shí)間為15min。
[0033] 實(shí)施例6
[0034] -種水合物的促進(jìn)劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氨基酸水溶液，由99克水，0. 5克亮氨 酸，0. 2克苯丙氨