本發(fā)明涉及輕烴小分子安全儲(chǔ)運(yùn)，具體涉及一種提高水合物生成動(dòng)力學(xué)的方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、如今，輕烴小分子的回收與儲(chǔ)存需求迫在眉睫，碳減排需求迫在眉睫，甲烷、乙烷等輕烴小分子儲(chǔ)存和運(yùn)輸技術(shù)的常用方法包括液化氣法、壓縮氣法和吸附法。當(dāng)采用液化氣法時(shí)，會(huì)存在液化氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本較高的問(wèn)題；當(dāng)采用壓縮氣法時(shí)，壓縮氣一般適用于小規(guī)模的氣體輸送，對(duì)高壓容器的材質(zhì)要求嚴(yán)格，多級(jí)壓縮系統(tǒng)成本較高，且具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)采用吸附法時(shí)，利用吸附材料的高比表面積對(duì)氣體進(jìn)行吸附回收，但該方法對(duì)輕烴小分子效果較差。近年來(lái)，水合物法由于其安全、環(huán)保、理論儲(chǔ)氣量高等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為研究的熱點(diǎn)，但其生成速率慢，實(shí)際儲(chǔ)氣效率較低等問(wèn)題嚴(yán)重阻礙這項(xiàng)技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。
2、專(zhuān)利申請(qǐng)cn105757450b公開(kāi)了一種吸附-水合耦合氣體儲(chǔ)運(yùn)新方法，通過(guò)將多孔介質(zhì)、水或多孔介質(zhì)、水、水合物促進(jìn)劑混合成懸浮漿液體系，與甲烷、乙烷、氫氣等常見(jiàn)氣體在水合物生成條件下接觸，來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體的儲(chǔ)存和運(yùn)輸，該發(fā)明綜合利用了現(xiàn)有氣體吸附儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)和水合儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)以及相互之間潛在的促進(jìn)關(guān)系，但該發(fā)明為漿態(tài)儲(chǔ)運(yùn)，體系主體為液相，后處理及運(yùn)輸階段較為困難，且該發(fā)明只是簡(jiǎn)單的將吸附材料與水混合，并無(wú)有效的耦合方法，導(dǎo)致吸附效果有限。
3、因此，繼續(xù)開(kāi)發(fā)出一種提高水合物生成動(dòng)力學(xué)的方法，旨在針對(duì)甲烷、乙烷等輕烴小分子固定床吸附存儲(chǔ)效果較差的問(wèn)題，為輕烴小分子的儲(chǔ)存利用提供新的解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的甲烷、乙烷等輕烴小分子固定床吸附存儲(chǔ)效果較差的問(wèn)題，提供一種提高水合物生成動(dòng)力學(xué)的方法及其應(yīng)用，該技術(shù)方案將水合物法引入固定床反應(yīng)器吸附儲(chǔ)氣技術(shù)中，并利用油相打開(kāi)氣相傳質(zhì)通路，提高了輕烴小分子的儲(chǔ)氣速率和儲(chǔ)氣量。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種提高水合物生成動(dòng)力學(xué)的方法，該方法包括以下步驟：
3、(1)將第一吸附材料和第二吸附材料進(jìn)行預(yù)處理；
4、(2)將促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑、耦合劑和水混合得到吸附水合促進(jìn)劑水溶液；
5、(3)將預(yù)處理后的第一吸附材料和所述吸附水合促進(jìn)劑水溶液混合并進(jìn)行震蕩浸漬得到固液耦合混合物，將預(yù)處理后的第二吸附材料和一部分正辛烷混合并進(jìn)行浸漬得到固油耦合混合物，將所述固液耦合混合物和所述固油耦合混合物進(jìn)行耦合，接著加入另一部分正辛烷，得到固液油耦合混合物；
6、(4)將所述固液油耦合混合物和輕烴小分子混合并進(jìn)行反應(yīng)，
7、其中，所述促進(jìn)劑為環(huán)戊醇、環(huán)戊酮、環(huán)戊烷和環(huán)己烷中至少一種；所述穩(wěn)定劑為絲氨酸、纈氨酸和l-精氨酸中至少一種；所述耦合劑為十二烷基甜菜堿、椰油酰胺甜菜堿、羥磺基甜菜堿中至少一種；所述輕烴小分子為甲烷、乙烷和丙烷中至少一種。
8、優(yōu)選地，所述第一吸附材料和所述第二吸附材料設(shè)置于反應(yīng)釜內(nèi)。
9、優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述預(yù)處理的過(guò)程包括：將所述第一吸附材料、所述第二吸附材料和烷基糖苷水溶液混合并依次進(jìn)行浸漬和干燥。
10、優(yōu)選地，所述第一吸附材料和所述第二吸附材料各自為活性炭和/或mof材料。
11、優(yōu)選地，所述烷基糖苷水溶液中的烷基糖苷水為十一烷基麥芽糖苷、十二烷基麥芽糖苷、十三烷基麥芽糖苷和十四烷基麥芽糖苷中至少一種。
12、優(yōu)選地，所述第一吸附材料和所述第二吸附材料的總質(zhì)量與所述烷基糖苷水溶液的質(zhì)量的比值為1：(3-8)。
13、優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述浸漬的條件包括：溫度為30-40℃，時(shí)間為15h以上，優(yōu)選為15-36h。
14、優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述促進(jìn)劑、所述穩(wěn)定劑和所述耦合劑的質(zhì)量比為1：(0.001-0.05)：(0.01-0.1)。
15、優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述吸附水合促進(jìn)劑水溶液的濃度為0.5-5wt％。
16、優(yōu)選地，所述第一吸附材料和所述吸附水合促進(jìn)劑水溶液的質(zhì)量比為1：(0.5-3)。
17、優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述震蕩浸漬的條件包括：溫度為25-30℃，時(shí)間為2.5h以上，優(yōu)選為2.5-6h。
18、優(yōu)選地，所述第二吸附材料和所述一部分正辛烷的質(zhì)量比為1：(0.5-2)。
19、優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述浸漬的條件包括：溫度為25-30℃，時(shí)間為1h以上，優(yōu)選為1-6h。
20、優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述耦合的條件包括：溫度為15-20℃，時(shí)間為2h以上，優(yōu)選為2-6h。
21、優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述第一吸附材料和所述第二吸附材料的總質(zhì)量與所述另一部分正辛烷的質(zhì)量的比值為(15-25)：1。
22、優(yōu)選地，在步驟(4)中，所述反應(yīng)的條件包括：溫度為0-10℃，壓力為0-10mpa。
23、優(yōu)選地，步驟(4)還包括：將所述固液油耦合混合物抽真空并通入所述輕烴小分子，調(diào)節(jié)溫度至所述反應(yīng)的溫度，溫度穩(wěn)定維持1-1.5h后，繼續(xù)通入所述輕烴小分子至所述反應(yīng)的壓力并進(jìn)行所述反應(yīng)。
24、本發(fā)明第二方面提供了上述的提高水合物生成動(dòng)力學(xué)的方法在儲(chǔ)存氣體中的應(yīng)用。
25、通過(guò)上述技術(shù)方案，向傳統(tǒng)吸附法中引入水合物法，在不影響吸附能力的同時(shí)，增強(qiáng)了水合物儲(chǔ)氣能力，并通過(guò)加入正辛烷，形成了油包水/水包油乳液，增強(qiáng)了傳質(zhì)過(guò)程。而且通過(guò)吸附法和水合物法的結(jié)合，克服了固定床反應(yīng)器中吸附材料壽命短、吸附量小和水合物法速率慢的缺點(diǎn)，而且利用吸附材料比表面積大的特點(diǎn)，使預(yù)吸附水的吸附材料吸附輕烴氣體，在其孔道之中形成水合物，實(shí)現(xiàn)了油田伴生氣中輕烴小分子的有效回收利用。
1.一種提高水合物生成動(dòng)力學(xué)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一吸附材料和所述第二吸附材料設(shè)置于反應(yīng)釜內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述預(yù)處理的過(guò)程包括：將所述第一吸附材料、所述第二吸附材料和烷基糖苷水溶液混合并依次進(jìn)行浸漬和干燥；
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述浸漬的條件包括：溫度為30-40℃，時(shí)間為15h以上，優(yōu)選為15-36h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述促進(jìn)劑、所述穩(wěn)定劑和所述耦合劑的質(zhì)量比為1：(0.001-0.05)：(0.01-0.1)；
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一吸附材料和所述吸附水合促進(jìn)劑水溶液的質(zhì)量比為1：(0.5-3)；
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二吸附材料和所述一部分正辛烷的質(zhì)量比為1：(0.5-2)；
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述耦合的條件包括：溫度為15-20℃，時(shí)間為2h以上，優(yōu)選為2-6h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述第一吸附材料和所述第二吸附材料的總質(zhì)量與所述另一部分正辛烷的質(zhì)量的比值為(15-25)：1。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述反應(yīng)的條件包括：溫度為0-10℃，壓力為0-10mpa。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，步驟(4)還包括：將所述固液油耦合混合物抽真空并通入所述輕烴小分子，調(diào)節(jié)溫度至所述反應(yīng)的溫度，溫度穩(wěn)定維持1-1.5h后，繼續(xù)通入所述輕烴小分子至所述反應(yīng)的壓力并進(jìn)行所述反應(yīng)。
12.權(quán)利要求1-11所述的提高水合物生成動(dòng)力學(xué)的方法在儲(chǔ)存氣體中的應(yīng)用。