水合物法分離含CO2混合氣實(shí)驗(yàn)與模擬研究.pdf

1、水合物法分離混合氣作為一種全新的分離技術(shù),因其獨(dú)特的優(yōu)勢,成為水合物研究領(lǐng)域的熱點(diǎn),尤其對溫室氣體CO2的分離提純方面?zhèn)涫荜P(guān)注。本文以CO2+N2與CO2+CH4混合氣作為原料氣分別進(jìn)行了水合物分離CO2實(shí)驗(yàn)及模擬研究。
　　 本文首先以Chen-Guo水合物相平衡理論為基礎(chǔ),結(jié)合氣-液-固閃蒸理論、活度模型、K-K溶解方程等建立了水合物分離混合氣相平衡模型,給定溫度、初始壓力、原料氣組成可以確定相平衡壓力、平衡后的氣相組成,以

2、CO2+N2與CO2+CH4混合氣作為原料氣實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的可靠性。采用K-K方程計(jì)算了水合物存在下氣體的溶解度,并采用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。然后,定義了水合物分離混合氣效果指標(biāo),采用模型分析了溫度、初始壓力及原料氣組成對混合氣分離效果的影響。為了改善分離效果,采用模型模擬了水合物多級分離流程并采用實(shí)驗(yàn)研究了添加劑(SDS、THF)對水合物分離效果的影響。為了深入研究水合物法分離混合氣的機(jī)理與本質(zhì),采用Chen-Guo水合物生成動力學(xué)理論描

3、述了含CO2混合氣的水合物生成過程。通過Chen-Guo模型及生成動力學(xué)關(guān)系式可以計(jì)算水合物生成過程中反應(yīng)推動力、氣體組分在水合物中的占有率及消耗速率等的變化,通過計(jì)算得出:水合物分離含CO2混合氣可以通過控制水合物分離進(jìn)程得到較好的分離效果。最后,采用Hideo水合物分離工藝,以50mol％CO2+50mol％CH4混合氣的單級分離流程為例,結(jié)合工程熱力學(xué)理論及軟件計(jì)算分析了水合物分離能耗。
　　 本文通過實(shí)驗(yàn)與模型對水合物法