一种二氧化碳水合物的制备方法技术

本发明专利技术公开一种二氧化碳水合物的制备方法。首先向密闭反应釜中通入水和二氧化碳气体，控制反应釜压力为２～４ＭＰａ，将其冷却至设定温度为０～５℃，开始水合物生成反应；反应５０～１００ｍｉｎ后，进行第一次温度振荡，即将釜内温度升高２℃～５℃，保持５０～１００ｍｉｎ后降低温度至初始设定值，反应１００～２５０ｍｉｎ后，重复温度振荡步骤２～３次，直至反应釜内压力不再下降，即二氧化碳水合物水合反应基本结束。本发明专利技术的温度振荡法进行二氧化碳水合物制备，生成的效果更佳，反应更彻底，消耗二氧化碳的量增多，生成的水合物更加密实，反应所需的时间明显缩短，不需要消耗额外的能量就可获得快速的反应效果，节省了设备投资和能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二氧化碳水合物快速制备方法。
技术介绍
我国co2排放的形势极为严峻，位居世界第二。近年来，利用气体水合物方法回收和储存二氧化碳技术受到国际学者的广泛关注。 二氧化碳气体水合物是水和二氧化碳气体在一定的温度和压力条件 下形成的一种笼形结晶化合物。用水合物法进行二氧化碳气体的固定和储存具有良好的开发前景，主要表现在(1)储气密度大。研究表 明，11113水合物在标准状态下可携带150 1601113的气体；(2)制备 条件容易实现。二氧化碳水合物可以在l 4Mpa、 0 10"C条件下进 行制备；(3)储存安全。水合物的热物理性质比较稳定，大大优于液 体二氧化碳的储存；(4)应用领域广。二氧化碳气体水合物可用于食 品保鲜贮存，进行海水淡化，也可用于气体分离、溶液提浓、污水处 理等工农业生产，简单可行，达到了变废为宝的I3的。气体水合物的生成是一个缓慢的结晶过程，伴随着气液固三相传 热传质过程，存在诱导时间长、生长速度慢等特点。研究发现选择合 适的添加剂可以促进二氧化碳水合物快速生成，另外采用机械搅拌可 以进一步缩短反应时间，但在高压系统中增加运动部件，设备的初投 资和运行费用会随之增加。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服气体水合物制备技术中存在诱导时间长，生 长速度缓慢的不足，提出了一种新的二氧化碳水合物的制备方法。 本专利技术的技术原理本专利技术提出的温度振荡法是基于二氧化碳溶解度和温度之间的 关系。即常规条件下温度越低二氧化碳气体溶解度越大；而在二氧化 碳水合物相平衡区内，升高温度二氧化碳气体溶解度反而增大。实施温度振荡法有两个前提反应条件保持在相平衡区内及反应系统中已经有水合物生成。初始阶段，水合物的诱导时间和过冷度有密切关系，过冷度越大 诱导时间越短，水合物生成越快。当水合物生成后，升高系统的温度，使得二氧化碳溶解度增人， 溶解补充到液相中的二氧化碳随之增多。在密闭反应釜内实施温度振 荡时，升高反应釜温度，釜中的压力首先会随着温度的升高而升高， 随后由于水合反应的进行，压力逐渐降低，说明有大量水合物生成。等压力变化缓慢时，再降低反应釜温度，增大过冷度以促进水合 物继续生长，压力趋于稳定后进行第二次温度振荡。根据反应后釜内剩余气体的压力判断水合反应进行的是否彻底， 从而决定是否继续进行温度振荡。本专利技术的技术方案，包括如下步骤(1) 、向密闭反应釜中通入水和所需的二氧化碳气体，控制反应釜压力为2 4Mpa，将其冷却至设定温度t。为0 5°C，开始二氧 化碳水合物生成反应；(2) 、步骤(1)反应50 100min后，进行第-一次温度振荡，即将釜内温度升高至tp保持50 100min后降低温度至初始设定值 t0，反应100 250min;其中t尸 (t0+2) 。C (t。+5) 。C; (3)、再重复步骤(2) 2 3次，直至反应釜内压力不再下降，即二 氧化碳水合物水合反应结束。 本专利技术的技术效果本专利技术采用温度振荡法进行二氧化碳水合物生成，其效果更佳， 反应更彻底，消耗二氧化碳的量增多，生成的水合物更加密实，反应 所需的时间明显縮短。采用温度振荡后的气体压降比未振荡的提高了 30 52%。反应釜不需要消耗额外的能量就可获得快速的反应效果， 节省设备投资和能源利用，具有更好的实际应用前景。附图说明图1、是本专利技术温度振荡方法示意图(图中示意2次振荡)。 具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术进一步阐述，但并不限制本专利技术。 实施例1设定釜内初始压力Po为2.5MPa，初始温度to为0.5°C。反应进 行约100分钟时实施第一次温度振荡，将釜内温度升高至t,为3.5°C， 保持50min后，降低温度至初始值0.5'C，反应250min左右后，进 行第二次及第三次温度振荡，直至压力趋于稳定。反应结束时，系统中采用温度振荡后的气体压降比未振荡的提高 了30%，说明实施温度振荡后气体消耗量增多，反应更彻底。 实施例2设定釜内初始压力Po为3MPa，初始温度to为1°C。反应进行约 100分钟时实施第一次温度振荡，将釜内温度升高至t,为4.5°C，保持100min后，降低温度至初始值rC,反应180min左右后，进行第二次及第三次温度振荡，直至压力趋于稳定。反应结束时，系统中采用温度振荡后的气体压降比未振荡的提高 了 43%。 实施例3设定釜内初始压力Po为3.5MPa，初始温度to为1.5°C。反应进 行约100分钟时实施第一次温度振荡，将釜内温度升高至t,为4.5°C ， 保持80min后，降低温度至初始值1.5°C，反应100min左右后，进 行第二次及第三次温度振荡，直至压力趋于稳定。反应结束时，系统中采用温度振荡后的气体压降比未振荡的提高 了 52%。以上所述内容仅为本专利技术构思下的基本说明，而依据本专利技术的技 术方案所作的任何等效变换，均应属于本专利技术的保护范围。权利要求1、，其特征在于包括如下步骤(1)、向密闭反应釜中通入水和所需的二氧化碳气体，控制反应釜压力为2～4Mpa，将其冷却至设定温度t0为0～5℃，开始二氧化碳水合物生成反应；(2)、步骤(1)反应50～100min后，进行第一次温度振荡，即将釜内温度升高至t1，保持50～100min后降低温度至初始设定值t0，再反应100～250min；其中t1＝(t0+2)℃～(t0+5)℃；(3)、再重复步骤(2)2～3次，直至反应釜内压力不再下降，即二氧化碳水合物水合反应结束。全文摘要本专利技术公开。首先向密闭反应釜中通入水和二氧化碳气体，控制反应釜压力为2～4MPa，将其冷却至设定温度为0～5℃，开始水合物生成反应；反应50～100min后，进行第一次温度振荡，即将釜内温度升高2℃～5℃，保持50～100min后降低温度至初始设定值，反应100～250min后，重复温度振荡步骤2～3次，直至反应釜内压力不再下降，即二氧化碳水合物水合反应基本结束。本专利技术的温度振荡法进行二氧化碳水合物制备，生成的效果更佳，反应更彻底，消耗二氧化碳的量增多，生成的水合物更加密实，反应所需的时间明显缩短，不需要消耗额外的能量就可获得快速的反应效果，节省了设备投资和能耗。文档编号C01B31/22GK101525133SQ200910049750公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月22日 优先权日2009年4月22日专利技术者妮 刘, 刘道平, 谢应明, 轩小波 申请人:上海理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳水合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：　（１）、向密闭反应釜中通入水和所需的二氧化碳气体，控制反应釜压力为２～４Ｍｐａ，将其冷却至设定温度ｔ↓［０］为０～５℃，开始二氧化碳水合物生成反应；　（２）、步骤（１）反应 ５０～１００ｍｉｎ后，进行第一次温度振荡，即将釜内温度升高至ｔ↓［１］，保持５０～１００ｍｉｎ后降低温度至初始设定值ｔ↓［０］，再反应１００～２５０ｍｉｎ；　其中ｔ↓［１］＝（ｔ↓［０］＋２）℃～（ｔ↓［０］＋５）℃；　（３）、 再重复步骤（２）２～３次，直至反应釜内压力不再下降，即二氧化碳水合物水合反应结束。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘妮，轩小波，刘道平，谢应明，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]