水合物法平衡级分离CO2/N2流程模拟分析

摘要

化石燃料燃烧排放烟气中CO2的量占CO2总排放量的75％,为了缓解CO2导致的全球温室效应,需将CO2/N2中的CO2分离出来.水合物法分离是一种高效、低能耗的CO2/N2分离技术.本文研究了水合物法平衡级分离CO2/N2过程中,进料CO2体积分数、反应条件与反应特性三者间的关系,利用CPA-SRK方程+Chen-Guo模型对其进行平衡级分离流程模拟分析.经计算发现,进料干基CO2体积分数对水合物法分离CO2/N2工艺的反应压力、平衡级级数均有较大影响.随着体积分数的增加,反应压力呈减小趋势,减小幅度随体积分数增加而减小,当进料CO2体积分数小于20％时,压力下降较快,当体积分数大于50％时,压力降低幅度变小.温度为277K时,CO2体积分数小于10％时,需四个水合物平衡级分离才能得到满足要求的气样;当体积分数为10％～20％时,需三个水合物平衡级分离;体积分数大于30％时为两个水合物平衡级分离.温度对水合分离的反应压力有较大影响,但对所需平衡级分离级数的影响并不大.随着温度的升高,水合反应压力呈增加趋势,增加幅度随进料干基CO2体积分数的增加而降低.针对所研究气样,在不同温度下,均需三个水合物平衡级分离才能达到工艺要求.