干水水合物捕集二氧化碳技术研究【开题报告】.doc

1、毕业论文开题报告 油气储运工程 干水水合物捕集二氧化碳技术研究 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 国内外研究动态 温室效应 (英文： Greenhouse effect)，温室效应加剧主要是由于现代化工业社会过多燃烧 煤炭 、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入 大气 造成的。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能 ， 因此，二氧化碳也被称为温室气体。 据不完全统计， 自 1975 年以来，地球表面的平均温度已经上升了0.9 华氏度，由温室效应导致的 全球变暖 已成了引起世人关注的焦点问题。全球海平面的上升将直接淹没人口密集、工农业发达的大陆沿海低地地区，因此后果

2、十分严重。 鉴于全球气候问题日益严峻， 2009 年 12 月 7 日 世 界气候大会在 丹麦首都 哥本哈根 召开 ， 来自 192 个国家的谈判代表召开峰会，商讨 2012 年至 2020年的全球减排协议 ，可见解决气候问题已经成文迫在眉睫，相关的科技研发，如加快节能减排等将在以后长期作为各国战略发展主旋律。 我国 CO2 排放的形势极为严峻，是仅次于美国的世界第二大 CO2 排放国。十一五 期间， 中央财政安排 627 亿元节能减排专项资金 ， 用于企业节能技术改造、建筑节能等能源节约支出。 为了更有效的探索可持续发展道路，除了在今后发展的道路上做好节能减排外，加快研发科技，解决已经生成的

3、环境污染更是迫在眉睫，特别是 CO2 的回收和储存。 如何有效分离回收 CO2 资源 ,成为世界各国研究人员共同关注的问题。现有的分离技术普遍存在能耗大 ,投入高的缺点。 利用气体水合物方法来回收和 CO2 技术受到国际学者的关注。 水合物法分离回收 CO2技术是一种新型的分 离技术 ,该技术以其独特的优点成为近年来的研究热点。 研究表明，由于 CO2 水合物的生成是复杂的气液固多相传热传质过程，研究人员在实验中加入表面活性剂，利用它的增溶作用等效果提高水合物的生成速率和储气密度。科学家发现添加四氢呋喃 (THF)，可以大大降低水合物形成的相平衡条件，而且扩大了水合物的稳定存在区域。在研究钢铁

4、工业排放气中 CO2分离实验时，用四丁基溴化铵 (TBAB)作为反应促进剂，将 CO2、 CO2-N2 体系中分离时发现 TBAB 可以降低水合物的形成条件。 因此，寻找合适的促进剂一度成为研究的重点，并 且新的活性介质不断被发现。如四氢吡喃 (THP)、环丁酮（ Cyclobutanone）和甲基环己烷（ Cyclohexylmethyl）、十二烷基硫酸钠（ SDS）、杜邦 FSP 以及多孔介质（多孔硅胶）等都可以促进 CO2 的快速生成。虽然发现 THF 等促进剂不仅能降低水合物形成压力而且能缩短诱导时间，但是由于 THF 等占据了水合物结构的大笼， 总的气体消耗量有所降低，即储气量降低。

5、英国科学家发现了干水这一物质，用干水合成水合物的含气量高出传统方式三倍，这为 CO2 水合物的合成技术拓展了新的视野。 选题依据和 意义 最新的应用之一包括使用干水作为二氧化碳等气体的储存材料。在实验室范围的研究中， Cooper 及其合作者发现干水吸收的二氧化碳是未结合的水和二氧化硅的 3 倍以上。这组科学家提出，这种水合物吸收大量二氧化碳的能力让它能够帮助减少全球变暖。 此外 Cooper 及其同事在此前的研究中证明了干水还能用于贮存天然气的成分之一的甲烷，而且可能有助于扩展其作为未来能源的应用。特别是他们希望工程师能够使用这种粉末收集并运输被困住的天然气矿藏。它也以气体水合物的形式存在于

6、海底，这种凝固的甲烷被称为 “ 可燃冰 ” 。这种粉末还能为使用天 然气燃料的汽车提供一种更安全、更方便的储存甲烷燃料的方法。 而这对于 CO2 排放大户中国来说无疑是一个利好的消息。 科学家认为，可以使用“ 干水 ” 应付全球变暖，它可以吸收或者诱捕二氧化碳等温室气体。测试表明，“ 干水 ” 吸收二氧化碳的能力比普通清水高 3 倍。 利用干水的这一特性，可以大量回收工业二氧化碳废气，将温室气体牢牢固定于水合物中，并储存于海底，这为 CO2 水合物的合成技术拓展了新的视野。本实验研究了干水固化二氧化碳的特性，以便更好的发现干水合成水合物的最佳条件，为规模产业化的开发干水潜能加快步伐。 二、 研

7、究的基本内 容，拟解决的主要问题： (一 ) 基本内容 1.干水形成条件及稳定性； 2.干水固化 CO2反应条件优化； 3.干水 CO2水合物稳定性。 (二 ) 拟解决的主要问题 干水固化 CO2反应参数优化 三、 研究步骤、方法及措施： 1.通过查找资料，分析资料确定选题范围及论文题目。 2.通过指导老师指导，结合相关实验过程和资料整理分析、撰写开题报告、外文翻译和文献综述。 3.根据开题报告写作思路草拟论文提纲。 4.根据论文提纲进一步查找资料，撰写论文初稿。 5.根据论文初稿，收集的资料，修改成稿。 四、参考文献 1 孙始财，魏伟，丛晓 春，刘玉峰，赵文彬，水合物法分离回收烟气二氧化研究

8、进展 J .天然气化工 2010， 35(2)： 71-74。 2 刘妮，刘道平，谢应明，水合物法高效储存二氧化碳气体的实验研究 J. 中国电机工程学报 2009， 29(14)： 36-41。 3 高智慧 ,杨红伟 ,二氧化碳水合物形成原因分析 J,低温特气 ,2006,24(6)： 36-38 4 肖杨 , 刘道平 , 谢应明 , 樊燕 , 钟栋梁二氧化碳水合物最新研究进展 J. 天然气地球科学， 2007， 18(4)： 607-611。 5 余汇军，王树立，宋 琦，添加剂对二氧化碳水合物生成特性的影响 J. 化学工业与工程， 2010， 27(5)： 411-416。 6 刘 妮，张国

9、昌，罗杰斯，二氧化碳气体水合物生成特性的实验研究 J. 环境保护科学2010， 3(8)。 7 李 菊，刘 妮，流道平， 二氧化碳水合物生成过程的强化方法研究进展 J. 上海理工大学报， 2007， 29(4)： 405-409。 8 梁华杰，干水的性能及水合物储气研究 J.华南理工大学硕士学位论文， 2010， 9 Yan LJ, Chen GJ, Pang WX, Experimental and modeling study on hydrate formation in wet activated carbonJ.Journal of Physical Chemistry B, Vol

10、.109, No.12, 6025-6030, 10 Pinder K L, A kinetic study of the formation of the tetrahydrofuran gas hydrateJ. The Canadian Journal of Chemical Engineering,1965,43 (5):271-274 11 Zhong Y., Rogers R. E, Surfactant effects on gas hydrate formationJ. Chemical Engineering Science, 2000, 55 (19): 4175 4187