整体煤气化联合循环合成气水合物法分离CO2的分子动力学模拟

摘要

利用分子动力学(MD)模拟方法研究整体煤气化联合循环(IGCC)合成气(CO2/H2)水合物法分离CO2的分离机理,系统研究了CO2水合物、H2水合物以及合成气水合物法一级分离所得CO2/H2混合气体水合物的微观结构及性质.模拟分析n个CO2或H2与水合物笼状结构的整体结合能△En,得出CO2比H2与笼状结构结合更稳定,易形成水合物.因此,CO2/H2混合气体中CO2更易进入水合物中,从而达到IGCC合成气中CO2分离效果.模拟分析气体水合物(GH)中CO2,H2与单胞腔的结合能△EGH,得出采用合成气水合物法分离CO2形成结构Ⅰ型(SI)水合物,CO2首先占据大胞腔,其次占据小胞腔,H2只能占据小胞腔.同时模拟温度为273.7 K和压力为8.5 MPa条件下一级分离所得CO2/H2混合气体水合物构象,分析H2单占据和双占据SI水合物小胞腔的△En和△EGH,结果表明H2单占据稳定.通过MD模拟得出一级分离稳定水合物构象,为IGCC合成气水合物法分离CO2提供了理论指导.