[发明专利]高吸水性大分子物质在水合物法分离混合气体中的应用无效

专利信息
申请号: 201010131231.8 申请日: 2010-03-19
公开(公告)号: CN101785949A 公开(公告)日: 2010-07-28
发明(设计)人: 樊栓狮;龙飞;王燕鸿;郎雪梅 申请(专利权)人: 华南理工大学
主分类号: B01D53/00 分类号: B01D53/00
代理公司: 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 代理人: 何淑珍
地址: 510640 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 吸水性 大分子 物质 水合物 分离 混合气体 中的 应用
【说明书】:

技术领域

发明涉及水合物法分离混合气体技术领域,尤其涉及高吸水性大分子物质在水合物法分离混合气体中的应用。

背景技术

水合物是水和客体分子在一定的压力、温度下形成的非化学计量的笼型物质。甲烷、乙烷、丙烷、氢气、氧气、氮气、二氧化碳、硫化氢等许多气体都能与水形成水合物。气体水合物的研究是目前国内外的热点研究之一。

不同的气体组分生成水合物的压力相差很大,如在0℃时,甲烷水合物生成的压力高达2.56MPa,而丙烷在常压下即可生成水合物,因此通过形成水合物极易造成某些气体组分的分离。

目前常用的混合气的分离方法有吸收法、变压吸附、膜分离和低温精馏等。吸收法分离混合气对吸收剂的选择性要求较高,吸收剂的再生能耗大;变压吸附法分离气体,吸附解吸频繁,自动化要求高,且对气体成分要求较高,材料耗损多;膜分离法虽然分离效率高,但是其膜件损耗大,成本高,对气体成分有严格要求,不适用于大量的混合气的分离;低温精馏气体需低温操作,能耗高,成本高。

与以上几种分离方法相比,水合物分离具有以下优点:

(1)流程简单,设备投资少。水合物分离有单级和多级两种方式,分别如图1和图2所示,气体富集相和贫瘠相由气体水合的难易程度决定,富集相如果为未水合的气体,则将未水合气体进行第二次、第三次水合(如图2a);富集相如果为水合相,则将水合物分解后的气体进行第二次、第三次水合(如图2b);

(2)对气体成分纯度要求较低,某些杂质气体还能起到促进水合的作用;

(3)操作条件可以在0℃以上,与低温精馏相比,可以降低能耗;

(4)可以实现大量混合气的分离;

(5)反应物为水、气体和少量添加剂,对环境友好。

很多研究都采用了水合物法这种新型的分离技术,例如二氧化碳的捕获、氢气的提浓等。但是由于水合物的生成速率低,造成水合物的生产规模难以大幅度提高,而且水合物形成条件苛刻,分离效率不高,严重阻碍了水合物技术的应用和推广。

高吸水性大分子物质的种类很多,按其原料来源可分为淀粉系(包括羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐等)、纤维素系(包括羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、纤维接枝、黄原酸化纤维素等)、合成聚合物系(包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类、无机聚合物类等)、蛋白质系(包括大豆蛋白、谷蛋白类等)、其他天然物及其衍生物系(包括果胶、藻酸、壳聚糖等)以及共混物和复合物系,这些高吸水性大分子物质的亲水性基团有羟基、羧基、酰胺基和磺酸基等,具有强吸水性和高保水性,其吸水量为自身质量的几百倍至上千倍,吸水速度快,可在数秒内生成凝胶,并且保水性强,即使在受热、加压条件下也不易失水,对光、热、酸碱的稳定性好,同时具有良好的生物降解性能。

本发明提出了高吸水性大分子物质在水合物法分离气体中的应用,来改善水合物法的缺点和不足,以使水合物法得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足,提供高吸水性大分子物质在水合物法分离气体中的应用,来改善水合物法的缺点和不足,以使水合物法得到广泛应用。本发明通过如下技术方案实现:

高吸水性大分子物质在水合物法分离混合气体中的应用,具体是将所述高吸水性大分子物质添加在水合物法所用的水中,高吸水性大分子物质占高吸水性大分子物质和水总质量的0.002%~1%。

上述的高吸水性大分子物质在水合物法分离混合气体中的应用中,所述高吸水性大分子物质具有亲水基团和交联结构,其吸水量为自身质量的100~5000倍。

上述的高吸水性大分子物质在水合物法分离混合气体中的应用中,所述亲水性基团包括羟基、羧基、酰胺基或磺酸基;高吸水性大分子物质的结构单元碳链是C2或C3,聚合度为200~2000,相对分子质量为2万~20万。

上述的高吸水性大分子物质在水合物法分离混合气体中的应用中,所述高吸水性大分子物质为交联的丙烯酸钠盐和丙烯酸的共聚物。

上述的高吸水性大分子物质在水合物法分离混合气体中的应用中,高吸水性大分子物质占高吸水性大分子物质和水总质量的0.02%~0.5%。

上述的高吸水性大分子物质在水合物法分离混合气体中的应用中,水合物法中的反应条件为:0℃~10℃,5.0~20.0MPa。

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