水合物法CO2-H2分離技術(shù)機(jī)理研究.pdf

1、二氧化碳捕集與封存技術(shù)(CCS)是抑制大氣中CO2濃度升高及改善溫室效應(yīng)的有效方法之一。利用水合物法實(shí)現(xiàn)CO2捕集，正在成為人們關(guān)注的新型方法。本文以水合物法分離CO2/H2混合氣體機(jī)理研究為目的，利用自主搭建的水合物生成與分解特性實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，對(duì)不同多孔介質(zhì)、THF濃度、SDS濃度等條件下水合物的相平衡條件和氣體分離效果進(jìn)行了研究，并利用具有高分辨率的核磁共振成像(MRI)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)在氣體流動(dòng)條件下水合物的生成和分解情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

2、和研究，為IGCC電廠中CO2的高效捕集提供數(shù)據(jù)支持。
　　本文測(cè)試得到了不同THF濃度條件下，CO2-H2-THF-SDS-H2O水合物體系的相平衡條件。發(fā)現(xiàn)隨著THF濃度的增加，生成水合物的驅(qū)動(dòng)力提高，水合物誘導(dǎo)時(shí)間縮短。THF的加入可以大大改善CO2-H2-THF-H2O系統(tǒng)的水合物生成條件，隨著THF濃度的升高，相同壓力條件下相平衡溫度也隨之升高;在THF濃度為1 mol％時(shí)相平衡曲線出現(xiàn)了所謂的“偽倒退”現(xiàn)象，這可能是由

3、于系統(tǒng)中存在的結(jié)構(gòu)Ⅰ型到結(jié)構(gòu)Ⅱ型晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致的。
　　隨著多孔介質(zhì)孔隙尺寸的增加，水合物相平衡溫度增加、氣體消耗量增大、CO2回收率增大。多孔硅膠作為氣體分離載體時(shí)，水合物體系的相平衡溫度有所降低，但是氣體分離效果有顯著提高。由于結(jié)構(gòu)Ⅱ型水合物的生成，THF的加入可以改善水合物相平衡條件，3 mol％THF時(shí)氣體分離效果最好。SDS濃度對(duì)水合物體系相平衡條件和氣體分離效果影響不顯著。隨著初始?jí)毫Φ脑黾?，水合物體系相平衡壓力增

4、加，體系壓力驅(qū)動(dòng)力增加，氣體的消耗量增加，氣體分離效果降低。
　　氣體流動(dòng)過程對(duì)水合物生成的實(shí)驗(yàn)表明，加壓后水合物的生成和分解反應(yīng)迅速發(fā)生，水合物的生成會(huì)導(dǎo)致明顯的阻塞現(xiàn)象，在大多數(shù)過程中，水合物首先在靠近容器軸線處生成，分解時(shí)軸線方向的水合物最后分解。由于水合物生成和分解過程在容器內(nèi)的分布并不均勻，當(dāng)其消耗或放出大量氣體時(shí)會(huì)引起容器內(nèi)殘余溶液的移動(dòng)，在MI曲線上表現(xiàn)為突然增加和降低的復(fù)雜變化。實(shí)驗(yàn)用的三種玻璃砂中，BZ-01玻璃