煤基天然气水合物浆及其制备方法与流程

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1.本发明涉及水天然气的储运技术，具体涉及一种煤基天然气水合物浆及其制备方法。

背景技术：

2.天然气作为绿清洁能源，不仅可用作城市燃气和工业燃料，也是重要的化工燃料。而实现天然气的大规模应用的前提则是其高效储运技术的开发。随着全球范围内天然气水合物的大量发现，人们尝试以水合物的方式储运天然气。
3.将天然气转化为天然气水合物是一种良好的储运天然气的方式，其原理是利用自由水作为生成天然气水合物的原料，将其置于密闭搅拌反应容器中通入一定压力的天然气，经反应得到一种流态燃料，在这种燃料中天然气是以固态的形式存在的，极大地减小了气态天然气所占体积，从而在这个过程中完成了对天然气的固化储存。然而，天然气水合物不易形成，尤其在没有任何添加剂和促进其快速生成的介质的情况下。目前，实际水合储气速率低、储气密度低、水合物转移困难等是限制水合物储运天然气工业化应用的主要问题。

技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种煤基天然气水合物浆及其制备方法，旨在将天然气转化为天然气水合物进行运输，同时其储气密度高。
5.为实现上述目的，本发明提供一种煤基天然气水合物浆，包括混合有天然气的水煤浆，该水煤浆采用褐煤、烟煤或无烟煤的粉末与水、添加剂在反应釜中高速搅拌而成，水煤浆中水的质量分数为50％～80％，水煤浆置入反应釜中并通入天然气，搅拌制成煤基天然气水合物浆。
6.优选地，褐煤、烟煤或无烟煤的粉末粒径为10μm～30μm。
7.优选地，所述添加剂为聚萘甲醛磺酸钠、木质素磺酸钠、腐殖酸钠、聚丙烯酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠中一种或几种物质，添加剂占煤基天然气水合物浆的质量分数为0.5％～2.5％。
8.优选地，将水煤浆在273k～285k条件下，通入2mpa～10mpa天然气，搅拌生成煤基天然气水合物浆，煤基天然气水合物浆中水合物颗粒直径在 50μm～200μm之间，搅拌速度控制在500r/m～1000r/m。
9.本发明进一步提出一种煤基天然气水合物浆的制备方法，将褐煤、烟煤或无烟煤的粉末与水、添加剂在反应釜中搅拌成水煤浆，然后将水煤浆置于反应釜中通入天然气，搅拌制成煤基天然气水合物浆。
10.优选地，褐煤、烟煤或无烟煤的粉末粒径为10μm～30μm。
11.优选地，所述添加剂为聚萘甲醛磺酸钠、木质素磺酸钠、腐殖酸钠、聚丙烯酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠中一种或几种物质，添加剂占煤基天然气水合物浆的质量分数为0.5％～2.5％。
12.优选地，将水煤浆在273k～285k条件下，通入2mpa～10mpa天然气，搅拌生成煤基天然气水合物浆，水合物颗粒直径在50μm～200μm之间，搅拌速度控制在500r/m～1000r/m。
13.本发明提出的煤基天然气水合物浆，将煤浆与天然气在低温条件下生成煤基天然气水合物浆，制备出一种浆体二元燃料，水煤浆天然气水合物生产成本低、流动性优良、能量密度大，可以储存大量的天然气。本煤基天然气水合物浆可以在0℃以上生成并储存，同时能借助管道或者高压罐完成管道运输，兼有煤浆与水合物浆的流动和含能特性，具有燃料的高热值(比传统天然气水合物能量密度更高)和液体的流动性，可实现对煤粉和天然气的高效储存与流态运输。
具体实施方式
14.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
15.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
16.本发明提出一种煤基天然气水合物浆。
17.一种煤基天然气水合物浆，包括混合有天然气的水煤浆，该水煤浆采用褐煤、烟煤或无烟煤的粉末与水、添加剂在反应釜中高速搅拌而成，水煤浆中水的质量分数为50％～80％，水煤浆置入反应釜中并通入天然气，搅拌制成煤基天然气水合物浆。
18.褐煤、烟煤或无烟煤的粉末粒径为10μm～30μm。添加剂为聚萘甲醛磺酸钠、木质素磺酸钠、腐殖酸钠、聚丙烯酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠中一种或几种物质，添加剂占煤基天然气水合物浆的质量分数为0.5％～2.5％。
19.具体地，将水煤浆在273k～285k条件下，通入2mpa～10mpa天然气，搅拌生成煤基天然气水合物浆，煤基天然气水合物浆中水合物颗粒直径在 50μm～200μm之间，搅拌速度控制在500r/m～1000r/m。
20.本煤基天然气水合物浆其制备方法如下，将褐煤、烟煤或无烟煤的粉末与水、添加剂在反应釜中搅拌成水煤浆，然后，将水煤浆置于反应釜中，在 273k～285k条件下，通入2mpa～10mpa天然气，搅拌生成煤基天然气水合物浆，水合物颗粒直径在50μm～200μm之间，搅拌速度控制在500r/m～1000r/m。
21.水煤浆中的煤粉是一种疏松多孔疏水的物质，其内部的空隙不仅可以为水合反应提供较大的接触面积，有利于水合物的形成，煤炭对于提高天然气的储存量与运输的便捷性具有极大的优势；在煤浆水合物中，煤粉所占比例越低，其形成的天然气水合物所占浓度就越高。水煤浆是由煤、水和添加剂以一定比例混合通过物理加工得到的另一种低污染、高效率、可管道运输的代油煤基流体燃料，他改变了传统燃料的燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。水煤浆中的水可以作为水合储气介质，同时煤浆中的颗粒具有多孔高比表面性，对水合物的合成具有一定强化作用。在煤浆的构成中，水占据了很大的比例，此时可通入天然气和水煤浆中的自由水反应来生成可流动的煤基水合物浆，这不仅解决了水煤浆中有大量的自由水的问题，也可以发挥煤粉表面疏松多孔，促进水合物生成，同时其流动性也
为天然气的运输提供了便利。
22.这种煤基天然气水合物浆可以在0℃以上生成并储存，同时能借助管道或者高压罐完成管道运输。
23.本发明提出的煤基天然气水合物浆，将煤浆与天然气在低温条件下生成煤基天然气水合物浆，制备出一种浆体二元燃料，水煤浆天然气水合物生产成本低、流动性优良、能量密度大，可以储存大量的天然气。本煤基天然气水合物浆可以在0℃以上生成并储存，同时能借助管道或者高压罐完成管道运输，兼有煤浆与水合物浆的流动和含能特性，具有燃料的高热值(比传统天然气水合物能量密度更高)和液体的流动性，可实现对煤粉和天然气的高效储存与流态运输。
24.本发明进一步提出一种煤基天然气水合物浆的制备方法。
25.一种煤基天然气水合物浆的制备方法，将褐煤、烟煤或无烟煤的粉末与水、添加剂在反应釜中搅拌成水煤浆，然后将水煤浆置于反应釜中通入天然气，搅拌制成煤基天然气水合物浆。
26.褐煤、烟煤或无烟煤的粉末粒径为10μm～30μm。添加剂为聚萘甲醛磺酸钠、木质素磺酸钠、腐殖酸钠、聚丙烯酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠中一种或几种物质，添加剂占煤基天然气水合物浆的质量分数为0.5％～2.5％。将水煤浆在273k～285k条件下，通入2mpa～10mpa天然气，搅拌生成煤基天然气水合物浆，水合物颗粒直径在50μm～200μm之间，搅拌速度控制在 500r/m～1000r/m。以下以5个实施例来具体说明。
27.实施例1
28.该例水煤浆是由19％煤粉(质量分数，下同)，80％的水和添加剂混合，在搅拌机中以1000r/m的速度制得；再将水煤浆置入反应釜中，在273k的温度和循环冷却水浴的共同作用下，通入10mpa的天然气，通过机械搅拌在水煤浆中动态生成天然气水合物。经过检验，该煤浆水合物能量密度大，燃烧剧烈充分，有一定量的灰烟雾生成，黑烟较少。
29.实施例2
30.该例水煤浆是由23％煤粉，75％的水和添加剂混合，在搅拌机中以 1000r/m的速度制得；再将水煤浆置入反应釜中，在273k的温度和循环冷却水浴的共同作用下通入10mpa的天然气，通过机械搅拌在水煤浆中动态生成天然气水合物。经过检验，该煤浆水合物能量密度大，燃烧剧烈充分，有一定量的灰烟雾生成，黑烟较少。
31.实施例3
32.该例水煤浆是23％煤粉，75％的水和添加剂混合，在搅拌机中以900r/m 的速度制得；再将水煤浆置入反应釜中，在280k的温度和循环冷却水浴的共同作用下通入10mpa的天然气，通过机械搅拌在水煤浆中动态生成天然气水合物。
33.经过检验，该煤浆水合物能量密度大，燃烧剧烈充分，有一定量的灰烟雾生成，黑烟较少。
34.实施例4
35.该例水煤浆是由23％煤粉，75％的水和添加剂混合，在搅拌机中以800r/m 的速度制得；再将水煤浆置入反应釜中，在285k的温度和循环冷却水浴的共同作用下通入10mpa的天然气，通过机械搅拌在水煤浆中动态生成天然气水合物。
36.经过检验，该煤浆水合物能量密度大，燃烧剧烈充分，有一定量的灰烟雾生成，
黑烟较少。
37.实施例5
38.该例水煤浆是由23％煤粉，75％的水和添加剂混合，在搅拌机中以800r/m 的速度制得；再将水煤浆置入反应釜中，在280k的温度和循环冷却水浴的共同作用下通入9mpa的天然气，通过机械搅拌在水煤浆中动态生成天然气水合物。
39.经过检验，该煤浆水合物能量密度大，燃烧剧烈充分，有一定量的灰烟雾生成，黑烟较少。
40.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种煤基天然气水合物浆，其特征在于，包括混合有天然气的水煤浆，该水煤浆采用褐煤、烟煤或无烟煤的粉末与水、添加剂在反应釜中高速搅拌而成，水煤浆中水的质量分数为50％～80％，水煤浆置入反应釜中并通入天然气，搅拌制成煤基天然气水合物浆。2.如权利要求1所述的煤基天然气水合物浆，其特征在于，褐煤、烟煤或无烟煤的粉末粒径为10μm～30μm。3.如权利要求1所述的煤基天然气水合物浆，其特征在于，所述添加剂为聚萘甲醛磺酸钠、木质素磺酸钠、腐殖酸钠、聚丙烯酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠中一种或几种物质，添加剂占煤基天然气水合物浆的质量分数为0.5％～2.5％。4.如权利要求1所述的煤基天然气水合物浆，其特征在于，将水煤浆在273k～285k条件下，通入2mpa～10mpa天然气，搅拌生成煤基天然气水合物浆，煤基天然气水合物浆中水合物颗粒直径在50μm～200μm之间，搅拌速度控制在500r/m～1000r/m。5.一种煤基天然气水合物浆的制备方法，其特征在于，将褐煤、烟煤或无烟煤的粉末与水、添加剂在反应釜中搅拌成水煤浆，然后将水煤浆置于反应釜中通入天然气，搅拌制成煤基天然气水合物浆。6.如权利要求5所述的煤基天然气水合物浆的制备方法，其特征在于，褐煤、烟煤或无烟煤的粉末粒径为10μm～30μm。7.如权利要求5所述的煤基天然气水合物浆的制备方法，其特征在于，所述添加剂为聚萘甲醛磺酸钠、木质素磺酸钠、腐殖酸钠、聚丙烯酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠中一种或几种物质，添加剂占煤基天然气水合物浆的质量分数为0.5％～2.5％。8.如权利要求5所述的煤基天然气水合物浆的制备方法，其特征在于，将水煤浆在273k～285k条件下，通入2mpa～10mpa天然气，搅拌生成煤基天然气水合物浆，水合物颗粒直径在50μm～200μm之间，搅拌速度控制在500r/m～1000r/m。

技术总结

本发明公开了一种煤基天然气水合物浆及其制备方法。本煤基天然气水合物浆包括混合有天然气的水煤浆，该水煤浆采用褐煤、烟煤或无烟煤的粉末与水、添加剂在反应釜中高速搅拌而成，水煤浆中水的质量分数为50％～80％。本发明提出的煤基天然气水合物浆，将煤浆与天然气在低温条件下生成煤基天然气水合物浆，水煤浆天然气水合物生产成本低、流动性优良、能量密度大，可以储存大量的天然气。本煤基天然气水合物浆可以在0℃以上生成并储存，同时能借助管道或者高压罐完成管道运输，具有燃料的高热值和液体的流动性，可实现对煤粉和天然气的高效储存与流态运输。效储存与流态运输。