水合物法分離模擬電廠煙道氣中CO2熱力學(xué)研究.pdf

1、現(xiàn)階段全球氣候變暖已成為世界各國的共識，全球變暖、氣候異常及極端惡劣天氣增加等惡果主要是由溫室氣體的大量排放造成的。世界氣象組織（WMO）和聯(lián)合國環(huán)境署（UNEP）共同成立了政府間氣候變化專業(yè)委員會（IPCC），組織全世界3000多名科學(xué)家開展了五次全球氣候變化調(diào)研，發(fā)現(xiàn)近100年(1906～2005年)的溫度線性變暖趨勢為0.74℃/100a，說明全球氣候確有變暖趨勢。
　　根據(jù)二氧化碳（CO2）捕集時間和循環(huán)方式的不同，來源于

2、化石燃料的CO2捕集方法主要有燃燒前捕集，燃燒后捕集和富氧燃燒三種途徑。傳統(tǒng)的CO2分離方法包括：吸收法、吸附法、膜分離技術(shù)、電化學(xué)法及低溫蒸餾等。水合物法分離技術(shù)是一種新型的分離方法，具有工藝簡單、反應(yīng)條件溫和以及不會產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)而受到科研工作者的重視。水合物技術(shù)的發(fā)展同時也會帶動新能源技術(shù)、新型蓄冷技術(shù)、新型分離技術(shù)和新型氣體污染物處理技術(shù)等方面的巨大進(jìn)步。
　　本文采用水合物法捕集模擬電廠煙道氣中的CO2。由于水合物生

3、成過程較為緩慢、生成條件較為苛刻。為了降低水合物生成壓力，提高水合物生成速率，根據(jù)文獻(xiàn)研究成果，本實(shí)驗(yàn)用四丁基溴化銨（TBAB）、環(huán)戊烷（CP）和糖化酶三者的復(fù)配溶液作為水合物生成添加劑。并以分離因子、CO2捕集率、氣體消耗量和水合物相CO2濃度四個因素進(jìn)行正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，取得以下研究成果：
　?。?）糖化酶/CO2/H2O體系水合物生成熱力學(xué)研究。測定了糖化酶存在的條件下，純CO2水合物的熱力學(xué)參數(shù)。發(fā)現(xiàn)當(dāng)糖化酶的濃度為5.58

4、wt％時，糖化酶溶液可以降低水合物生成壓力，即當(dāng)糖化酶濃度為5.58 wt%時，糖化酶溶液可以作為水合物生成熱力學(xué)促進(jìn)劑。當(dāng)糖化酶濃度為27.9和13.9 wt%時，糖化酶溶液會抑制CO2水合物的生成，但相較于CO2/甲醇/H2O體系，糖化酶的抑制作用很有限。當(dāng)糖化酶濃度為2.79 wt%時，糖化酶對水合物生成即無促進(jìn)作用也無抑制作用，此濃度為糖化酶對水合物生成的臨界濃度。
　?。?） TBAB/CP/糖化酶/CO2/N2/H2O

5、體系下水合物生成熱力學(xué)研究。分別測定以TBAB/CP兩者復(fù)配溶液體系和TBAB/CP/糖化酶三者復(fù)配溶液體系作為水合物生成促進(jìn)劑，電廠煙氣(CO2/N2)生成水合物的熱力學(xué)參數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TBAB/CP兩者復(fù)配溶液體系和TBAB/CP/糖化酶三者復(fù)配溶液體系都可以作為水合物生成熱力學(xué)促進(jìn)劑。當(dāng)糖化酶濃度為5.58 wt%時，TBAB/CP/糖化酶三者的復(fù)配溶液體系與TBAB/CP兩者的復(fù)配溶液體系促進(jìn)效果幾乎相同。
　　（3） TB

6、AB/CP/糖化酶/CO2/N2/H2O體系下水合物生成動力學(xué)研究。測定以TBAB/CP/糖化酶三者復(fù)配溶液體系作為水合物生成促進(jìn)劑，電廠煙氣(CO2/N2)生成水合物的動力學(xué)參數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TBAB/CP/糖化酶三者復(fù)配溶液體系可以提高水合物的氣體消耗量。當(dāng)糖化酶濃度為5.58 wt%時，TBAB/CP/糖化酶三者的復(fù)配溶液體系的氣體消耗量比TBAB/CP兩者的復(fù)配溶液體系提高了37.6%。
　?。?）分離工藝的優(yōu)化?？疾煲訲BA