[發明專利]通過氣體水合物氣-固-液相變的低碳環烷烴氣體富集與回收方法

有效

• 申請號: 202010914026.2
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN114133311B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 史全;董宏生;解卓學;孫克衍;寇艷
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C07C7/00
• 分類號: C07C7/00;C07C13/10;C07C13/18
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明公開了一種通過氣體水合物氣?固?液相變的低碳環烷烴氣體富集與回收方法，屬于氣體分離技術領域。一種通過氣體水合物氣?固?液相變的低碳環烷烴氣體富集與回收方法，利用某些低碳環烷烴能夠在常壓和低溫下，發生氣?固?液相變過程，生成固態的氣體水合物，實現低碳環烷烴氣體富集與回收。該方法具有較高的富集效率和回收率，運行過程簡單可靠，能耗較低，具有較高的可行性，能夠應用于化工制造等領域的低碳環烷烴氣體富集與回收。

技術領域

本發明涉及一種通過氣體水合物氣-固-液相變的低碳環烷烴氣體富集與回收方法，屬于氣體分離技術領域。

背景技術

低碳環烷烴如環戊烷、環己烷、環庚烷等在常溫常壓下為無色易流動液體，用來替代氟里昂廣泛用于電冰箱、冰柜的保溫材料及其他硬質PU泡沫的發泡劑，也可用作聚異戊二烯橡膠等溶液聚合用溶劑和纖維素醚的溶劑及色譜分析標準物質，也是許多重要化工原料的原始生產材料，在化工制造業等領域具有重要用途。

然而，低碳環烷烴一般易揮發，即使在常溫常壓下也能夠快速揮發至空氣中，造成資源浪費；另一方面，低碳烷烴極易燃燒，揮發至空氣中的低碳烷烴蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，具有極大的安全隱患；又一方面，吸入高濃度低碳環烷烴可引起中樞神經系統抑制，急性暴露引起的癥狀先有興奮，以后出現平衡失調乃至昏迷，也對眼和上呼吸道有輕度刺激作用，持續吸入可引起頭暈、惡心、倦睡和其他一些麻醉癥狀。因此，對含有低碳環烷烴氣體的混合氣進行分離，實現低碳環烷烴氣體富集與回收，具有重要的環境和健康意義。

目前的低碳環烷烴氣體富集與回收主要由吸附法、滲透膜法、精餾法等，主要存在的問題是回收的低碳環烷烴純度不高、過程操作復雜、二次污染，不適合廣泛應用。

發明內容

針對已有技術不足，本發明提供了一種通過氣體水合物氣-固-液相變過程的低碳環烷烴氣體富集與回收方法，其目的在于對揮發至空氣中或其他氣體中的低碳環烷烴氣體進行富集與回收，實現低碳環烷烴的資源節約，降低低碳環烷烴造成的氣候破壞性和對人類及動物的生理影響。

本發明的技術方案：

一種通過氣體水合物氣-固-液相變過程的低碳環烷烴氣體富集與回收方法，主要包括以下步驟：

(1)確定含有低碳環烷烴氣體混合氣的來源，利用現有手段對混合氣進行分析檢測，得到含有低碳環烷烴氣體混合氣的氣體種類及比例；

(2)對去離子水進行預冷得到預冷水，預冷水溫度低于常壓下低碳環烷烴氣體水合物相平衡溫度，將預冷水通入反應釜中，預冷水的體積在反應釜容積三分之一和三分之二之間；

(3)將含有低碳環烷烴氣體混合氣通入反應釜中，設置反應釜溫度低于常壓下低碳環烷烴氣體水合物相平衡溫度，通入氣體使得反應釜內壓力為1-5MPa；

(4)打開微波發生裝置，使反應釜處于微波場中，微波強度為100-500W，水合物開始生成，微波促進水合物快速生成，監測反應釜內溫度和壓力，在溫度上升并降低至平衡保持30-120min、壓力降低至平衡保持30-120min，則一次水合物生成完成；

(5)再次向反應釜內通入含有低碳環烷烴氣體混合氣，繼續第二次水合物生成，監測反應釜內溫度和壓力，在溫度上升并降低至平衡保持30-120min、壓力降低至平衡時保持30-120min，則二次水合物生成完成；

(6)重復步驟(4)和(5)，直至反應釜內無流動性去離子水存在，混合氣中的低碳環烷烴氣體已經和去離子水發生氣-固相變生成水合物，則水合物生成完成；

(7)對反應釜內抽真空，得到混合氣中的高濃度雜質氣體，利用現有技術分析高濃度雜質氣體中的氣體種類和比例；

(8)將反應釜內溫度升高至常壓下低碳環烷烴氣體水合物相平衡溫度以上，并且不大于低碳環烷烴氣體水合物相平衡溫度5℃，低碳環烷烴氣體水合物發生固-液相變得到去離子水和低碳環烷烴液體；