超臨界流體水合物生成動力學(xué)及超臨界水合萃取研究.pdf

1、水合物分離是基于水合物晶體中僅包含水和水合物形成物，且水合物形成物在晶體中的含量與原混合物不同的原理而發(fā)展起來的。該技術(shù)除了可以達到濃縮稀水溶液、海水脫鹽淡化、分離氣體混合物等目的外，還可和其它的分離技術(shù)結(jié)合在一起形成新的分離技術(shù)。超臨界水合萃取技術(shù)就是由水合物分離技術(shù)和超臨界流體萃取技術(shù)耦合而成的水溶液分離技術(shù)，其理論基礎(chǔ)是超臨界水合物生成/分解動力學(xué)及超臨界流體萃取理論。本論文選取乙烯作為超臨界水合流體，對超臨界水合萃取的基礎(chǔ)理論進

2、行了研究。乙烯形成結(jié)構(gòu)Ⅰ水合物。 論文用正交表設(shè)計了超臨界條件和常規(guī)條件下不同濃度正丙醇溶液中各16組乙烯水合物生成動力學(xué)實驗。用氣相色譜分析了實驗前后正丙醇溶液的濃度變化，結(jié)果表明水合物的生成提高了正丙醇溶液的濃度。實驗還測定了3組高濃度(>10wt％)正丙醇水溶液中的乙烯水合物生成動力學(xué)數(shù)據(jù)。 論文考察了乙烯水合物在不同條件下的生成動力學(xué)行為。實驗發(fā)現(xiàn)，在超臨界條件下，乙烯水合物生成動力學(xué)曲線在開始階段出現(xiàn)了先下降后

3、突升的現(xiàn)象，分析認為這是由于超臨界乙烯的急劇溶解及在溶解階段有部分晶核形成放熱導(dǎo)致液相溫度上升引起的。常規(guī)條件下，乙烯水合物生成動力學(xué)曲線為—光滑曲線，無法區(qū)分氣體溶解、晶核形成和晶體生長三個階段，且生成過程無誘導(dǎo)現(xiàn)象。針對超臨界條件下正丙醇水溶液中乙烯水合物特殊的生成行為，論文采用實驗室提出的適合于超臨界流體的水合物生成的新的溶解觀點進行了解釋，同時超臨界乙烯在正丙醇水溶液中的這一特殊的生成行為也進一步論證了該溶解觀點。論文考察了壓力

4、、溫度等因素對乙烯水合物生成的影響。結(jié)果表明，超臨界條件下，由于推動力較大，無法分析出水合物生成隨著壓力、溫度的改變而相應(yīng)改變的趨勢。而在常規(guī)條件下，水合物生成過程的氣體溶解、晶核形成和晶體生長速率均隨壓力升高而加大；同時，隨著溫度的降低，水合物的生長速率加大；此外，溫度還影響水合物平衡壓力：溫度越低，平衡壓力越低。論文還考察了超臨界條件下正丙醇濃度對水合物生成的影響。正丙醇是熱力學(xué)抑制劑。實驗發(fā)現(xiàn)，當濃度>10wt％時，正丙醇對水合物