[發(fā)明專利]氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置系統(tǒng)及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810032822.2
• 申請日: 2008-01-18
• 公開（公告）號: CN101279733A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉妮;劉道平;謝應(yīng)明;龔果清
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: C01B31/20
• 分類號: C01B31/20;C01B31/22
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣體水合物的制備技術(shù)，特別涉及到二氧化碳?xì)怏w水合物快速生成的裝置及方法。

背景技術(shù)

能源和環(huán)境問題是當(dāng)今國際關(guān)注的焦點(diǎn)之一。2005年2月16日《京都議定書》正式生效，標(biāo)志著全球應(yīng)對溫室氣體排放開始走向具體實(shí)施的新階段。我國CO₂排放的形勢極為嚴(yán)峻，1990年～2001年間，二氧化碳排放量凈增8.23億噸，位居世界第二。據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測：中國在2009年可能會超過美國，成為世界上CO₂溫室氣體第一排放大國，達(dá)到52億噸二氧化碳當(dāng)量。因此，采取有效措施控制火電廠CO₂的排放對于應(yīng)對全球變暖、減緩“溫室效應(yīng)”的加劇有著十分重要的意義，并已成為目前無法回避的重大課題。

近年來，利用氣體水合物方法來回收和儲存CO₂技術(shù)受到國際學(xué)者的關(guān)注。美國能源部國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室在《Carbon?Sequestion-TechnologyRoadmap?and?Program?Plan?2006》中明確提出以水合物的形式分離回收CO₂技術(shù)的可行性，日本、英國、挪威等國家也投入大量資金開展CO₂水合物技術(shù)及其海底儲存的研究，而國內(nèi)這方面的研究基本空白。另外氣體水合物作為新一代蓄冷介質(zhì)，應(yīng)用化學(xué)方式蓄冷，克服了冰的蓄冷效率低，水的蓄冷密度小，共晶鹽的換熱效率低，易老化失效等弱點(diǎn)。目前對制冷劑氣體水合物的研究較多，但在制冷劑水合物蓄冷工質(zhì)的選擇上多集中于常規(guī)制冷劑，以及隨后的一些替代制冷劑上如R134a，R141b上，卻忽略了自然工質(zhì)CO₂。二氧化碳水合物作為蓄冷介質(zhì)時具有高達(dá)500KJ/kg的分解焓，而R11，R141b分別是334KJ/kg和344KJ/kg，因此二氧化碳水合物作為蓄冷介質(zhì)具有一定的優(yōu)勢。

二氧化碳?xì)怏w水合物是水和CO₂氣體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。相對于甲烷來說，CO2氣體更容易生成水合物。用水合物法進(jìn)行CO2氣體的固定和儲存具有良好的開發(fā)前景，主要表現(xiàn)在：(1)儲氣密度大。研究表明，1m³水合物在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下可攜帶多達(dá)150～160m³的氣體；(2)制備技術(shù)條件容易。與二氧化碳水合物可以在1-4Mpa、0~10℃條件下進(jìn)行制備，避免了干冰制備中的低溫要求。(3)水合物的熱物理性質(zhì)比較穩(wěn)定，儲存安全；(4)可有效地進(jìn)行水合物的再氣化，將固體狀水合物直接轉(zhuǎn)化成可利用的氣態(tài)CO₂；(5)應(yīng)用領(lǐng)域廣。二氧化碳?xì)怏w水合物可作致冷劑用于食品保鮮和貯存，進(jìn)行海水淡化，也可以用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，簡單可行，達(dá)到了廢物利用的目的。

氣體水合物的生成是一個緩慢的結(jié)晶過程，伴隨著復(fù)雜的氣液固多相傳熱傳質(zhì)過程，存在誘導(dǎo)時間長，過冷度大，生長速度緩慢等特點(diǎn)。成功的利用二氧化碳?xì)怏w水合物進(jìn)行蓄冷/儲氣技術(shù)，必須解決水合物快速均勻的生成問題，提高水合物的儲氣密度和蓄冷密度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對現(xiàn)有氣體水合物制備技術(shù)中存在誘導(dǎo)時間長，過冷度大，生長速度緩慢的不足，提出了一種氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置系統(tǒng)及方法，解決水合物快速均勻的生成問題，提高水合物的儲氣密度和蓄冷密度，此裝置及方法簡單適用、操作方便、測試精確、造價低。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種氣體水合物蓄冷/儲氣的可視化裝置系統(tǒng)，包括高壓反應(yīng)釜、低溫恒溫水槽、穩(wěn)壓進(jìn)氣系統(tǒng)、視頻監(jiān)測系統(tǒng)，所述高壓反應(yīng)釜端蓋上設(shè)計有5個開孔，分別是溫度傳感器安裝螺紋口和壓力傳感器安裝螺紋口；一個進(jìn)液口；一個進(jìn)氣口和一個電子內(nèi)視鏡管安裝螺紋口；永磁體攪拌電機(jī)固定安裝在反應(yīng)釜的端蓋上，位于反應(yīng)釜的中部，下端接攪拌葉片，電子內(nèi)視鏡通過電子內(nèi)視鏡管安裝螺紋口和高壓反應(yīng)釜連接，溫度傳感器安裝螺紋口和壓力傳感器安裝螺紋口分別接溫度和壓力傳感器，進(jìn)氣口外接穩(wěn)壓進(jìn)氣系統(tǒng)，溫度傳感器、壓力傳感器、電子內(nèi)視鏡的信號數(shù)據(jù)傳輸入視頻監(jiān)測系統(tǒng)，整個高壓反應(yīng)釜為達(dá)到工作溫度置于低溫恒溫水槽中。所述高壓反應(yīng)釜材料選用316L不銹鋼。所述傳感器安裝采用可方便調(diào)節(jié)插入深度的動卡套螺紋連接，聚四氟乙烯墊圈密封。所述攪拌葉片由永磁體攪拌電機(jī)驅(qū)動，轉(zhuǎn)速可調(diào)。所述電子內(nèi)視鏡和釜蓋螺紋連接，兩個不銹鋼墊圈和一個丁晴O型墊圈密封。

一種氣體水合物蓄冷/儲氣的方法，所述方法的工作步驟如下：