[發明專利]一種氣體水合物促進劑及其在鹽水淡化和二氧化碳捕捉中的應用

有效

• 申請號: 201710296213.7
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107032464B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 李啟杰;王衛星;蔡元浩;李亮;王素瑩;鄭歆來
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳智英<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明屬于能源技術領域，公開了一種氣體水合物促進劑及其在鹽水淡化和二氧化碳捕捉中的應用。所述氣體水合物促進劑，其活性成分為動力學促進劑和熱力學穩定劑；所述動力學促進劑為氨基酸中的一種以上；所述熱力學穩定劑為四氫呋喃和環己烷中一種以上。所述氣體水合物促進劑在鹽水淡化和二氧化碳捕捉中的應用。本發明采用氨基酸作為氣體水合物促進劑，無毒無害，既能有效縮短水合物誘導時間，提高水合物的儲氣量和儲氣密度，又能高效分離淡化海水，實現氣體分離和海水淡化的聯合應用；THF等作為水合物形成穩定劑，在降低水合物形成條件的同時，能夠提高氣體水合物的穩定性，從而方便工業操作。

技術領域

本發明屬于能源技術領域，涉及一種氣體水合物促進劑及其在鹽水淡化中的應用，尤其是海水淡化中的應用。

背景技術

隨著經濟社會的發展，世界人口不斷增加，人們對水的需求越來越大，而淡水資源日益匱乏。我國人均淡水資源量僅為2300立方米，是世界平均值的1/4，我國水資源在空間分布上南北分布極不均勻，在時間分布上春冬少夏季多，并存在對淡水資源的過度開采利用、淡水資源浪費、水資源污染嚴重等現象，制約了經濟的發展和社會的進步。

海水淡化，即海水脫鹽產生淡水。目前海水淡化的方法有蒸餾法、反滲透法、水合物法、溶劑萃取法和冰凍法等。其中蒸餾法和反滲透法因為技術發展較為成熟而在世界范圍內被廣泛應用。蒸餾法的主要工藝流程是將經過預處理的海水加熱到所需要的溫度后，使海水產生蒸汽，蒸汽進入冷卻裝置冷凝得到淡水。使用蒸餾法淡化海水，由于要使用專門的加熱裝置來加熱海水，能耗大且成本高。反滲透法利用外源壓力使經過預處理的海水透過復合膜，實現海水的淡化。由于需要回收反滲透法排出的高壓濃鹽水所含有的能量(占總能量消耗的70％以上)，反滲透工藝中需要專門的能量回收裝置；為了保證復合膜的透過量以及延長復合膜的使用壽命，對進口海水的預處理要求高，并且要定期對復合膜進行清洗，工藝繁瑣復雜。

根據水合物生成的排鹽效應，在一定的溫度和壓力下，使用適合的水合物添加劑，形成水合物晶體，而海水中的氯、鈉、鎂等離子則一直存留在溶液中。水合物晶體經過分離、清洗和分解等步驟，最后得到符合要求的淡水。相對傳統的海水淡化方法，水合物法淡化海水技術具有裝置簡單、能耗低等優點，但由于水合物技術在使用過程中存在動力學低、儲氣量不足等問題，增加了海水淡化的時間成本。

本發明擬提供一種氣體水合物促進劑，解決水合物技術在使用過程中動力學低、誘導時間長、儲氣量不足等問題，操作流程簡單，同時利用水合技術實現混合氣體的分離和海水的淡化，提高能量利用率和淡水的產量，實現二氧化碳的資源化利用，降低大氣中二氧化碳含量。

發明內容

本發明的首要目的在于提供一種氣體水合物促進劑，解決氣體水合物技術在使用過程中動力學低，儲氣量不足等問題。

本發明的另一目的在于提供上述氣體水合物促進劑在鹽水淡化中的應用，同時結合CO₂捕捉技術，實現水合物在碳捕捉和海水淡化領域的聯合應用。

本發明通過以下技術方案實現：

一種氣體水合物促進劑，其活性成分為動力學促進劑和熱力學穩定劑；所述氣體水合物促進劑還包括水；具體由100質量份的水，0.01～3質量份的動力學促進劑，0.5～10質量份的熱力學穩定劑均勻混合而成。

所述動力學促進劑為氨基酸，優選為甲硫氨酸，苯丙氨酸，色氨酸，纈氨酸，正纈氨酸，亮氨酸，正亮氨酸，異亮氨酸中的一種以上，更優選甲硫氨酸和色氨酸中的一種以上。

所述熱力學穩定劑為四氫呋喃(THF)和環己烷(CP)中一種以上。

所述氣體水合物促進劑在海水淡化和二氧化碳捕捉中的聯合應用。

所述氣體水合物促進劑在鹽水淡化和二氧化碳捕捉中的應用，特別是海水淡化中的應用，具體包括如下步驟：