第10卷第2期 2010年4月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
喷零反应器中二氧化碳水合物的生长实验研究
刘道平"，志敏”
钟栋梁，杨晨"，
(1.重庆大学动力工程学院，重庆400044；2.上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093)
VoL10 No.2 Apr.2010
摘要：在喷募反应器中进行了CO，水合物生成实验，观察了CO，水合物的生长过程，以结晶过饱和度作为生长驱动力研究了CO2水合物的生长特性。结果表明，CO2水合物的生成量随生长驱动力增加而增加；反应温度越低，CO2 水合物的生长量越大.COz水合物生长速率为0.531~9.53mmol/s，与静态反应装置中一致，表明喷雾反应器促进CO2 水合物快速生长的作用有待进一步提高.CO2水合物储气率较低，为14~24m"m，主要原因是生长驱动力偏小，水合反应不完全，
关键词：CO2：气体水合物：过饱和度：生长速率；喷雾
中图分类号：TB6
前言 1
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)02-0309-05
有限公司).实验用水为去离子蒸水(自制)，水质分析
气体水合物是小分子气体(CH4，CH6，CO,等)与水在一定温度和压力下形成的结晶状笼型化合物"，水合物技术在天然气固态储运、气体分离、空调蓄冷和溶液提浓方面具有广阔的应用前景[2-6]，近年来，应用水合物方法处理CO，等温室气体受到国内外研究者的密切关注.将电厂燃烧排放的CO气体以水合物形式封存于海底，可成功实现CO2气体的捕捉与隔离7，减轻对大气环境造成的危害。然而，该技术目前仍处在实验研究阶段，要实现工业化应用，仍有许多工作要做.快速高效地合成CO水合物是其制备过程需解决的关键问题，研究CO2水合物的生长特性及其影响因素具有重要的现实意义，
Morgan等[9采用鼓泡方式强化气-液扰动，发现在给定温度下CO2水合物的生成压力更低.Yang等[10]使用管状连续流动反应器研究了CO水合物的生成特性，表明高流速促进了相混合，强化了气-液-固三相之间的传热与传质.Duc等[*采用搅拌反应器进行了CO,水合物生成实验，发现CO水合物生长速率较快，但储气率较低，约为30~35m/m.本工作使用喷雾反应器增加气-液接触面积，强化气-液两相间的热质传递，观察了CO2 水合物的生长过程，并以结晶过饱和度作为生长驱动力研究了CO2水合物的生长特性，以为CO,水合物喷雾制
备工艺的发展提供技术指导， 2
实验
2.1材料与试剂
实验气体为CO2(纯度99.95%，上海浦江特种气体收稿日期：2009-1112，修回日期：2010-01-19
基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：50276038)
报告见表1.实验水量为4300mL.
表1水质分析检验报告
Table1
Analysis and test report of water quality
Item
Sample deseription
Visible material by bare eyes (mg/L)
Turbidity (mg/L) pH value
Conductivity (μS/em) 2.2实验装置
Deionized water Coloriess, transparent
0 <0.5 7.46 15.3
CO水合物喷雾合成实验装置如图1所示，由不锈
钢可视化反应器、喷雾系统、冷却系统、供气系统、温度控制与数据采集系统组成
上g央3
e
2
1.Gas reservoin
95
8
13
12
11
9
10
2. Relief valve3. Mass flow meter 4. Pressure transducer
5.Thermal resistance
6.Reactor
7. Visual window
8, Plunger pump
9. Cooling circutation pump10. Cold storage tank
11. Refrigeration system
12. Vacuum pump
13, PID temperature controller
图1CO,水合物喷募合成实验装置
Fig.1 Water spraying experimental apparatus
for CO hydrate formation
作者篇介：钟栋架(1980-)，男，江苏省镇江市人，博士，讲师，主要从事气体水合物制备及相关技术研究，E-mail:zhongdl@oqu.edu.cn 万方数据