專利名稱：化學(xué)物的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可食籠形物的制備，更準(zhǔn)確地說，是涉及固氣水合物的制備。
現(xiàn)有技術(shù)中各種制備籠形物的方法是公知的，例如US-A-4347707，US-A-4487023和US-A-3217503，但是這些方法都需要仔細(xì)控制反應(yīng)條件，并且更重要的是，需要復(fù)雜和昂貴的設(shè)備。而且最終產(chǎn)品的組成不易控制，尤其是較高的氣體含量不易控制。
通過提供僅需要最簡(jiǎn)單的壓力容器的方法和通過采用一般現(xiàn)存的冷凍設(shè)備，本發(fā)明改善了這些問題。為此目的，本發(fā)明提供了根據(jù)主權(quán)利要求的方法。
在該方法中最好使用冷凝的、尤其是液態(tài)的形成各種形式的籠形物的混合物，這是為了得到接近所制備的籠形物的化學(xué)計(jì)算式描述的比率的最高氣體含量，例如，CO2氣體水合物為5.75 H2O.CO2。在實(shí)踐中這指的是含有溶解在其中的氣體的液體與液化的氣體相平衡。為了得到高活性氣體水合物，優(yōu)選使用化學(xué)計(jì)算量+或-50%，更優(yōu)選使用+或-10%的氣體。為了防止在制備期間氣體損失，實(shí)踐中使用低于和高至化學(xué)計(jì)算量范圍內(nèi)的氣體量。
從相應(yīng)的氣-液混合物平衡相圖可得到適宜的溫度和壓力條件，如果在文獻(xiàn)中得不到相圖，可用本身已被公知的方法來確定。
在每種情況下，在高于形成氣體的液態(tài)氣體水合物與形成氣體的氣態(tài)氣體水合物以及液體和氣態(tài)水共存的溫度和壓力下制備初始混合物，但在此溫度和壓力下不形成固氣水合物。對(duì)經(jīng)常使用的可食籠形物CO2-H2O水合物來說，從

圖1所示相圖中可以看到初始混合物的最低壓力為44×105Pa，最低溫度為283.5°K(10.2℃)。換句話說，初始混合物應(yīng)在所說相圖的畫陰影線的部分。
在較優(yōu)選的實(shí)施方式中，將計(jì)算量的水注入管式壓力容器中，并加入計(jì)算量的冷凝狀態(tài)的形成氣體的水合物，將容器關(guān)閉。典型地，計(jì)算這些量以便將容器裝滿1/2至2/3。在高于形成籠形物溫度和在足夠一直維持形成氣體的某種水合物呈液態(tài)的壓力下保持容器和內(nèi)容物，例如制備CO2-H2O籠形物，溫度、壓力在有液體水的情況下的二氧化碳液相線之上，但溫度在足夠防止固氣水合物形成的溫度。
通過使反應(yīng)容器繞它的縱軸旋轉(zhuǎn)同時(shí)冷卻容器壁來進(jìn)行產(chǎn)生固氣水合物的反應(yīng)。通過工業(yè)氣流冷凍器、冷貯存器、或任何能排熱使溫度降至低于形成籠形物溫度的方便的方法進(jìn)行冷卻。所描述的方案有助于在金屬表面上固氣水合物的晶核形成，而它不和大量液體接觸，由此產(chǎn)生在壓力容器的表面上固體的平穩(wěn)生長(zhǎng)。
當(dāng)過量使用水時(shí)，導(dǎo)致冰和固氣水合物的混合物的產(chǎn)品。使用接近化學(xué)計(jì)算比率的液體混合物主要產(chǎn)生氣體水合物。為了得到接近理論的最大氣體含量的籠形物，最好使用如在實(shí)施例1中描述的方法。發(fā)現(xiàn)有利的地方是，通過實(shí)施例2描述的方法可制備低氣體水合物含量的產(chǎn)品。
壓力容器主要是圓柱形的，對(duì)壓力容器的費(fèi)用的有利是，就反應(yīng)的冷卻和晶核形成的表面積而言，容器具有高的長(zhǎng)徑比，即至少5∶1，最好10∶1或更大，在這方面需要說明的是，用“主要是圓柱形的”所試圖包括的范圍是盡管就費(fèi)用原因而言優(yōu)選完全是圓柱形的容器，但稍微地錐形，比如說內(nèi)部錐度高至20%的壓力容器也可使用。因此，旋轉(zhuǎn)容器提供冷卻膜，該膜提供了熱力學(xué)上有利的相的晶核形成。
為了使反應(yīng)以控制的方式進(jìn)行從而得到所需的產(chǎn)品，不但攪拌容器中的液體而且還使反應(yīng)在薄膜中逐漸發(fā)生也是很有利的，該薄膜是在反應(yīng)容器的表面逐漸形成的。
其他優(yōu)選的實(shí)施方式是如在從屬權(quán)利要求中描述的。
通過現(xiàn)存的致冷設(shè)備可提供冷卻/冷凍，冷卻/冷凍提供了進(jìn)一步的好處。本發(fā)明結(jié)合了所有上面的優(yōu)點(diǎn)。
已概括地描述了本發(fā)明，下文將分別描述CO2和N2O水合物的制備的實(shí)施例來說明該方法，該方法也可用于制備其他期望的氣體水合物。
實(shí)施例1將30kg室溫下的蒸餾水和12.75kg液體CO2注入內(nèi)部長(zhǎng)300cm，容量為90升的管式不銹鋼容器中。此后，在286.3K使內(nèi)容物平衡。隨后在248.3K將容器放進(jìn)冷貯存器中。冷卻的同時(shí)將容器水平放置并繞其縱軸恒定地旋轉(zhuǎn)。6小時(shí)后，將容器從致冷器中移出，釋放過量的氣體壓力并打開容器。快速加熱金屬容器從容器中移出內(nèi)容物以便在重力下除下空心晶塊。在253°K保持固體產(chǎn)物并通過錘磨機(jī)減小尺寸。最終產(chǎn)物作為氣體水合物含有超過100ml CO2g-1。
實(shí)施例2往內(nèi)徑為14cm、內(nèi)部長(zhǎng)為200cm的管式壓力容器中加288°K的水11.8kg和處于足夠在該溫度下液化它的壓力下的一氧化二氮4.2kg，封閉容器。將圓柱形的容器水平放置并通過一系列從動(dòng)滾軸令其繞它的縱軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在233.3°K通過氣流冷凍器。在氣流冷凍器中的停留時(shí)間是45分鐘。從冷凍器移出后，排出容器中的氣體至壓力恢復(fù)到大氣壓。豎起至垂直位置后，迅速加熱移去容器底部的外表面，將產(chǎn)物即一氧化二氮?dú)怏w水合物和水冰的混合物壓碎至粗顆粒，同時(shí)在248.3°K保持。當(dāng)由加熱至293.3°K引起分解時(shí)，每克產(chǎn)物釋放出在常溫常壓下的超過50ml的N2O氣體。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)可食氣體水合物的方法，包括，在足夠高以形成氣體水合物的壓力和防止形成氣體水合物的溫度下混合含水液體，包括純水和形成氣體的可食氣體水合物，此后降低溫度形成固氣水合物，其特征在于將含有溶解在其中的氣體的作為連續(xù)相的含水液體與溫度足夠低以形成固氣水合物的表面接觸，同時(shí)保持液體相對(duì)于所說的表面運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于含有溶解在其中的氣體的液體與液化的氣體相平衡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于將含水液體和冷凝狀態(tài)的氣體裝入容器中并加壓，將容器的壁冷卻至低于形成籠形物的溫度并使液體和容器壁相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的方法，其特征在于將一定量的含水液體和大約化學(xué)計(jì)算量的形成氣體的水合物裝入壓力容器，關(guān)閉壓力容器，將容器保持在高于形成籠形物有最高溫度的溫度下，此后將容器的溫度降低至低于形成籠形物的最高溫度，氣體的量和容器的容量使壓力達(dá)到足夠形成籠形物的程度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于使用化學(xué)計(jì)算量+或-50%，優(yōu)選使用+或-10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的方法，其特征在于使用低于或高達(dá)化學(xué)計(jì)算量之間范圍內(nèi)的氣體量。
7.根據(jù)任何在前權(quán)利要求的方法，特征在于主要是在圓柱形的容器中進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于容器的長(zhǎng)徑比至少為5∶1，優(yōu)選至少10∶1。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于容器繞它的縱軸旋轉(zhuǎn)并水平放置。
全文摘要
在高于形成水合物的最低壓力的壓力但在高于形成水合物的最高溫度的溫度下，通過混合含水液體和形成氣體的呈冷凝狀態(tài)的水合物生產(chǎn)可食氣體水合物，此后將液體與溫度低于所說的最高溫度的表面接觸并使液體相對(duì)于所說的表面運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)A23G9/04GK1085311SQ93116560
公開日1994年4月13日 申請(qǐng)日期1993年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月20日
發(fā)明者T·P·貝克, R·D·比 申請(qǐng)人:尤尼利弗公司