一种提高SF6水合物形成速率的方法

本发明涉及气体的回收，尤其涉及一种提高sf6水合物形成速率的方法。

背景技术：

1、sf6气体被广泛应用于气体绝缘开关设备、医疗和工业领域的粒子加速器等，具有优异的绝缘性能。然而，由于sf6是一种全球变暖气体，其全球变暖系数比二氧化碳大23900倍，因此减少sf6的排放对于改善全球变暖问题具有重要意义。

2、目前，已经提出了多种全球变暖系数较低的气体替代sf6，其中最有效的替代方法是含有50％～60％sf6的sf6-n2混合物，其中最经济的是20％的sf6-n2混合物。而对于混合物sf6在使用后回收的问题。相比于传统的液化、吸附和膜分离方法，基于水合物的六氟化硫(sf6)从气体混合物中分离是一种新的sf6分离和回收方法，具有操作压力低、回收目标气体成本低、能耗低等优点，作为回收分离sf6最有前景的手段之一。气体水合物往往通过磁力或机械搅拌以最大化气体与水之间的表面积而形成，但这种方法会消耗大量能量，并且耗费时间极长。

3、公开号为cn102711962a的中国发明申请公开了加速的水合物形成和解离，使用气体水合物从气体混合物分离特定气体。由混合气体进料形成化合物的水合物以将一种或多种所需气体物质浓缩在水合物相中并且其余在气体相中。接下来，将水合物与气体相分离并将其解离以制备浓缩了所需物质的气体流。加入加速水合物生长的添加剂以及加入消泡剂以改变反应速率并消除由催化剂带来的难以破裂的泡沫，以提高该工艺的总生产量。一些材料的加入可以导致水合物产物密度的改变，这可用于优化水合物与未反应的液体和/或弃除的气体的分离。该申请指出，特定种类的消泡剂的加入保持了催化剂的活性，同时极大地减少了泡沫的影响。同时，合适的催化剂和合适的消泡剂的组合提高了水合物形成及其可控解离的速率，并使得气体生产流量适合工业工艺。

4、该发明指出甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、硫化氢、氮可作为水合物形成气体，并验证了甲烷、乙烷、丙烷气体的实施。基于以上原理，采用上述工艺用于提高sf6水合物形成速率在理论上似乎是一种可行的方案。但发明人在实践中发现，在搅拌反应器(如上述申请在搅拌反应器中反应的气体混合物中烃类在300ppm加速剂的情况下)中生成sf6水合物无法达到商业化的应用需求。这主要取决于两点，首先是气体和表面活性剂、消泡剂的类型选定；其次是sf6水合物在现有技术工艺条件下存在加工困难及生成速率低的问题，这与预期结果不相符。

5、综上所述，寻求一种节能、高效的新工艺来提高sf6水合物形成速率以满足商业化要求，对减少sf6的排放及回收利用而言具有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，在本发明的第一方面，提供了一种节能、高效的提高sf6水合物形成速率的方法，包括如下步骤：

2、一定温度下向含有十二烷基磺酸钠与活性硅酮聚合物的水溶液中注入sf6气体，其在静态体系下与水形成sf6水合物。

3、本发明所述的静态体系指水合物形成过程中，未采用外力搅拌或能够达到类似效果的形式对水溶液进行处理。

4、优选的，所述温度为276.9～279.9k。

5、优选的，所述十二烷基磺酸钠的浓度为100～500ppm。

6、进一步优选的，所述十二烷基磺酸钠的浓度为250ppm。

7、优选的，所述活性硅酮聚合物为sigma a5633 antifoam a concentrate消泡剂a100g。

8、优选的，所述活性硅酮聚合物的浓度为1000～10000ppm。

9、进一步优选的，当所述活性硅酮聚合物的浓度为1500ppm。

10、气体注入宜在适合气压下进行，有利于在增加水合物生成速率与维持气压所需能耗间取得平衡；同时恒压注入有助于防止气压变化造成的波动，使反应向产生水合物的方向进行。

11、优选的，恒压注入所述sf6气体，气体压力为0.9～1.1mpa。

12、优选的，将温度提升至291～297k使得所述sf6水合物解离。

13、如本发明一个或多个实施例所展示的，sf6水合物的形成及解离采用本领域通用的气体水合物产生设备进行。在控制温度、气压下由微流注射泵注入气体，于结晶罐中进行水合物的生成；后续通过冷冻循环控制器调节温度来解离气体水合物，完成sf6的分离、回收。

14、发明人发现，造成现有技术应用于sf6时不适于商业化应用的原因在于，工艺通过机械搅拌不断更新气-液界面来维持气-液两相的动态传质过程，使得水合物能够持续生长并获得可观的气体消耗量。但是随着sf6水合物浆状物的生成，维持一定的搅拌速率所需要的能耗增加，且搅拌生成的水合物所含的静态水数量增加，水合物储气密度低，增加了水合物储存和运输费用。高能耗且较低的速率导致这些方法无法商业化。

15、水合物的结构特点是水分子通过氢键相连形成具有特定结构和尺寸的多面体笼孔，这些笼孔可以容纳尺寸相当的气体分子，尺寸太大的分子无法进入，而尺寸太小的分子则不能稳定存在于其中，即水合物对不同种类的分子具有一定的选择性。此外，在静态体系下，由于气-液界面处生成的水合物膜阻碍了气-液两相的动态传质过程，sf6水合物的生成又是困难的。因此，本发明的构思在于，选用十二烷基硫酸钠作为动力学水合物促进剂，结合活性硅酮聚合物，使sf6水合物在没有任何机械搅拌的情况下答成高速生长。

16、本发明的原理在于，选择sf6与十二烷基硫酸钠、活性硅酮聚合物组合，缩短诱导时间，加速成核，提高相平衡速率和最终转化率。其形成的水合物在反应器壁上生长为多孔结构，由于毛细管力，将液体从本体吸收到结晶前沿，在气液界面得到更新，形成sf6水合物。本发明工艺在静态体系下进行，不依赖机械搅拌，解决了搅拌所需能耗大、水合物储气密度低的问题，实现了sf6水合物的高效生成。

17、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

18、本发明提供了一种提高sf6水合物形成速率的方法，采用含有十二烷基磺酸钠与活性硅酮聚合物的水溶液，无需额外机械搅拌，在静态体系下即可进行，具有节能、高效的优势。

技术特征：

1.一种提高sf6水合物形成速率的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述温度为276.9～279.9k。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述十二烷基磺酸钠的浓度为100～500ppm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述活性硅酮聚合物为sigmaa5633antifoam a concentrate消泡剂a 100g。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述活性硅酮聚合物的浓度为1000～10000ppm。

6.据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述十二烷基磺酸钠的浓度为250ppm，所述活性硅酮聚合物的浓度为1500ppm。

7.据权利要求1所述的方法，其特征在于：恒压注入所述sf6气体，气体压力为0.9～1.1mpa。

8.据权利要求1所述的方法，其特征在于：将温度提升至291～297k使得所述sf6水合物解离。

技术总结本发明公开了一种提高SF<subgt;6</subgt;水合物形成速率的方法，属于气体的回收技术领域。本发明包括如下步骤：一定温度下向含有十二烷基磺酸钠与活性硅酮聚合物的水溶液中注入SF<subgt;6</subgt;气体，其在静态体系下与水形成SF<subgt;6</subgt;水合物。本方法采用含有十二烷基磺酸钠与活性硅酮聚合物的水溶液，通过两者的协同作用显著加快了SF<subgt;6</subgt;水合物的形成速率，同时不会产生气泡，并对SF<subgt;6</subgt;水合物形成无结构上的影响；工艺过程无需额外机械搅拌，在静态体系下即可进行，具有节能、高效的优势，为SF<subgt;6</subgt;的高效分离和回收提供可行的解决方案，并对全球环境保护和减少温室气体排放具有重要意义。技术研发人员：潘萱颖,肖淞,李祎,周正威,孙佳琦,华舒鹏,王非受保护的技术使用者：武汉大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13