專利名稱：一種二氧化碳水合物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二氧化碳水合物快速制備方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)co2排放的形勢(shì)極為嚴(yán)峻，位居世界第二。近年來，利用
氣體水合物方法回收和儲(chǔ)存二氧化碳技術(shù)受到國(guó)際學(xué)者的廣泛關(guān)注。 二氧化碳?xì)怏w水合物是水和二氧化碳?xì)怏w在一定的溫度和壓力條件 下形成的一種籠形結(jié)晶化合物。用水合物法進(jìn)行二氧化碳?xì)怏w的固定
和儲(chǔ)存具有良好的開發(fā)前景，主要表現(xiàn)在(1)儲(chǔ)氣密度大。研究表 明，11113水合物在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下可攜帶150 1601113的氣體；(2)制備 條件容易實(shí)現(xiàn)。二氧化碳水合物可以在l 4Mpa、 0 10"C條件下進(jìn) 行制備；(3)儲(chǔ)存安全。水合物的熱物理性質(zhì)比較穩(wěn)定，大大優(yōu)于液 體二氧化碳的儲(chǔ)存；(4)應(yīng)用領(lǐng)域廣。二氧化碳?xì)怏w水合物可用于食 品保鮮貯存，進(jìn)行海水淡化，也可用于氣體分離、溶液提濃、污水處 理等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，簡(jiǎn)單可行，達(dá)到了變廢為寶的I3的。
氣體水合物的生成是一個(gè)緩慢的結(jié)晶過程，伴隨著氣液固三相傳 熱傳質(zhì)過程，存在誘導(dǎo)時(shí)間長(zhǎng)、生長(zhǎng)速度慢等特點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)選擇合 適的添加劑可以促進(jìn)二氧化碳水合物快速生成，另外采用機(jī)械攪拌可 以進(jìn)一步縮短反應(yīng)時(shí)間，但在高壓系統(tǒng)中增加運(yùn)動(dòng)部件，設(shè)備的初投 資和運(yùn)行費(fèi)用會(huì)隨之增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服氣體水合物制備技術(shù)中存在誘導(dǎo)時(shí)間長(zhǎng)，生 長(zhǎng)速度緩慢的不足，提出了一種新的二氧化碳水合物的制備方法。 本發(fā)明的技術(shù)原理
本發(fā)明提出的溫度振蕩法是基于二氧化碳溶解度和溫度之間的 關(guān)系。即常規(guī)條件下溫度越低二氧化碳?xì)怏w溶解度越大；而在二氧化 碳水合物相平衡區(qū)內(nèi)，升高溫度二氧化碳?xì)怏w溶解度反而增大。
實(shí)施溫度振蕩法有兩個(gè)前提反應(yīng)條件保持在相平衡區(qū)內(nèi)及反應(yīng)
系統(tǒng)中已經(jīng)有水合物生成。
初始階段，水合物的誘導(dǎo)時(shí)間和過冷度有密切關(guān)系，過冷度越大 誘導(dǎo)時(shí)間越短，水合物生成越快。
當(dāng)水合物生成后，升高系統(tǒng)的溫度，使得二氧化碳溶解度增人， 溶解補(bǔ)充到液相中的二氧化碳隨之增多。在密閉反應(yīng)釜內(nèi)實(shí)施溫度振 蕩時(shí)，升高反應(yīng)釜溫度，釜中的壓力首先會(huì)隨著溫度的升高而升高， 隨后由于水合反應(yīng)的進(jìn)行，壓力逐漸降低，說明有大量水合物生成。
等壓力變化緩慢時(shí)，再降低反應(yīng)釜溫度，增大過冷度以促進(jìn)水合 物繼續(xù)生長(zhǎng)，壓力趨于穩(wěn)定后進(jìn)行第二次溫度振蕩。
根據(jù)反應(yīng)后釜內(nèi)剩余氣體的壓力判斷水合反應(yīng)進(jìn)行的是否徹底， 從而決定是否繼續(xù)進(jìn)行溫度振蕩。
本發(fā)明的技術(shù)方案
一種二氧化碳水合物的制備方法，包括如下步驟
(1) 、向密閉反應(yīng)釜中通入水和所需的二氧化碳?xì)怏w，控制反應(yīng)釜壓
力為2 4Mpa，將其冷卻至設(shè)定溫度t。為0 5°C，開始二氧 化碳水合物生成反應(yīng)；
(2) 、步驟(1)反應(yīng)50 100min后，進(jìn)行第-一次溫度振蕩，即將釜內(nèi)溫度升高至tp保持50 100min后降低溫度至初始設(shè)定值 t0，反應(yīng)100 250min;
其中t尸 (t0+2) 。C (t。+5) 。C; (3)、再重復(fù)步驟(2) 2 3次，直至反應(yīng)釜內(nèi)壓力不再下降，即二 氧化碳水合物水合反應(yīng)結(jié)束。 本發(fā)明的技術(shù)效果
本發(fā)明采用溫度振蕩法進(jìn)行二氧化碳水合物生成，其效果更佳， 反應(yīng)更徹底，消耗二氧化碳的量增多，生成的水合物更加密實(shí)，反應(yīng) 所需的時(shí)間明顯縮短。采用溫度振蕩后的氣體壓降比未振蕩的提高了 30 52%。反應(yīng)釜不需要消耗額外的能量就可獲得快速的反應(yīng)效果， 節(jié)省設(shè)備投資和能源利用，具有更好的實(shí)際應(yīng)用前景。


圖1、是本發(fā)明溫度振蕩方法示意圖(圖中示意2次振蕩)。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。 實(shí)施例1
設(shè)定釜內(nèi)初始?jí)毫o為2.5MPa，初始溫度to為0.5°C。反應(yīng)進(jìn) 行約100分鐘時(shí)實(shí)施第一次溫度振蕩，將釜內(nèi)溫度升高至t,為3.5°C， 保持50min后，降低溫度至初始值0.5'C，反應(yīng)250min左右后，進(jìn) 行第二次及第三次溫度振蕩，直至壓力趨于穩(wěn)定。
反應(yīng)結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)中采用溫度振蕩后的氣體壓降比未振蕩的提高 了30%，說明實(shí)施溫度振蕩后氣體消耗量增多，反應(yīng)更徹底。 實(shí)施例2
設(shè)定釜內(nèi)初始?jí)毫o為3MPa，初始溫度to為1°C。反應(yīng)進(jìn)行約 100分鐘時(shí)實(shí)施第一次溫度振蕩，將釜內(nèi)溫度升高至t,為4.5°C，保持100min后，降低溫度至初始值rC,反應(yīng)180min左右后，進(jìn)行第
二次及第三次溫度振蕩，直至壓力趨于穩(wěn)定。
反應(yīng)結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)中采用溫度振蕩后的氣體壓降比未振蕩的提高 了 43%。 實(shí)施例3
設(shè)定釜內(nèi)初始?jí)毫o為3.5MPa，初始溫度to為1.5°C。反應(yīng)進(jìn) 行約100分鐘時(shí)實(shí)施第一次溫度振蕩，將釜內(nèi)溫度升高至t,為4.5°C ， 保持80min后，降低溫度至初始值1.5°C，反應(yīng)100min左右后，進(jìn) 行第二次及第三次溫度振蕩，直至壓力趨于穩(wěn)定。
反應(yīng)結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)中采用溫度振蕩后的氣體壓降比未振蕩的提高 了 52%。
以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技 術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種二氧化碳水合物的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)、向密閉反應(yīng)釜中通入水和所需的二氧化碳?xì)怏w，控制反應(yīng)釜壓力為2～4Mpa，將其冷卻至設(shè)定溫度t0為0～5℃，開始二氧化碳水合物生成反應(yīng)；(2)、步驟(1)反應(yīng)50～100min后，進(jìn)行第一次溫度振蕩，即將釜內(nèi)溫度升高至t1，保持50～100min后降低溫度至初始設(shè)定值t0，再反應(yīng)100～250min；其中t1＝(t0+2)℃～(t0+5)℃；(3)、再重復(fù)步驟(2)2～3次，直至反應(yīng)釜內(nèi)壓力不再下降，即二氧化碳水合物水合反應(yīng)結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開一種二氧化碳水合物的制備方法。首先向密閉反應(yīng)釜中通入水和二氧化碳?xì)怏w，控制反應(yīng)釜壓力為2～4MPa，將其冷卻至設(shè)定溫度為0～5℃，開始水合物生成反應(yīng)；反應(yīng)50～100min后，進(jìn)行第一次溫度振蕩，即將釜內(nèi)溫度升高2℃～5℃，保持50～100min后降低溫度至初始設(shè)定值，反應(yīng)100～250min后，重復(fù)溫度振蕩步驟2～3次，直至反應(yīng)釜內(nèi)壓力不再下降，即二氧化碳水合物水合反應(yīng)基本結(jié)束。本發(fā)明的溫度振蕩法進(jìn)行二氧化碳水合物制備，生成的效果更佳，反應(yīng)更徹底，消耗二氧化碳的量增多，生成的水合物更加密實(shí)，反應(yīng)所需的時(shí)間明顯縮短，不需要消耗額外的能量就可獲得快速的反應(yīng)效果，節(jié)省了設(shè)備投資和能耗。
文檔編號(hào)C01B31/22GK101525133SQ200910049750
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者妮 劉, 劉道平, 謝應(yīng)明, 軒小波 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)