[发明专利]低温水合分离方法和系统

说明书

本发明提供一种低温水合分离方法和系统。本发明的低温水合分离方法，包括如下步骤：向工作液中通入待分离的混合气进行低温水合反应，对低温水合反应的产物进行低温分离，形成剩余气和含有水合物的混合液；将低温分离形成的混合液中的一部分循环输送至所述工作液中继续进行低温水合反应；将低温分离形成的混合液中的另一部分加热后进行高温化解，形成化解气和化解液。本发明的低温水合分离方法和系统提高了工作液的利用率，并且降低了分离过程的能耗。

技术领域

本发明涉及一种水合分离方法，具体涉及一种低温水合分离方法和系统。

背景技术

水合物分离技术是一种利用生成水合物晶体从而与原来组分分离的新技术，其基本原理是基于水合物晶体中仅含水和水合物形成物，且水合物形成物在晶体中的组成与其在原相中不同。水合分离方法的主要步骤包括：1)混合物中某种(或某些)组分在一定温度下形成固体水合物晶体；2)有效分离出混合物体系中的水合物晶体，然后通过加热等方法将其分解为水和水合物形成物。

水合物分离技术可以用于混和气体中水合物形成气含量较低而分离要求较高；或远低于饱和值，在较高温度下易降解、变性，且溶液成分复杂、低浓和热稳定性差的溶液，以及采用诸如精馏、萃取等传统分离方法难以达到的经济、高效的物系分离。近年来，水合物分离技术在天然气储存、储氢、CO₂捕获等方面受到了广泛关注。

常规的低温水合分离过程是将水合物工作液在降温后与混合气体进行低温水合反应，低温水合反应产物经分离后，平衡气相排出系统成为剩余气，而水合物和未水合的水合物工作液一起经过加热后进入水合物化解器，在化解器中水合物在高温条件下发生化解，释放出的气体排出系统成为化解气，化解器中的水合物工作液形成化解液从而循环使用。

然而，气体与水合物工作液反应所生成的水合物具有粘性，其不断长大并且容易黏附在管道和容器的壁面上，含有水合物的混合物的粘度随着水合物含量的增大而快速增加，从而易堵塞管道；因此，常规低温水合分离过程中含有水合物的混合物中水合物的体积含量一般不超过15％，其大大降低了水合工作液的利用率，并且提高了水合分离过程的能耗。

发明内容

本发明提供一种低温水合分离方法和系统，其提高了工作液的利用率，并且降低了水合分离过程的能耗。

本发明提供一种低温水合分离方法，包括如下步骤：

向工作液中通入待分离的混合气进行低温水合反应，对低温水合反应的产物进行低温分离，形成剩余气和含有水合物的混合液；

将低温分离形成的混合液中的一部分循环输送至所述工作液中继续进行低温水合反应；

将低温分离形成的混合液中的另一部分加热后进行高温化解，形成化解气和化解液。

本发明的低温水合分离方法将低温分离形成的混合液中的一部分循环输送至所述工作液中继续进行低温水合反应，由于工作液中混合有含有水合物的混合液，混合气在与工作液接触时，工作液中的水合物缩短了低温水合反应的诱导期，从而提高了低温水合反应的速度和分离效果；并且，由于工作液与混合气多次接触，从而大大浓缩了混合液中的水合物；此外，本发明的低温水合分离方法将低温分离形成的混合液中的另一部分加热后进行高温化解，从而避免了对全部混合液进行加热，大大降低了水合分离过程的能耗。

进一步地，本发明的低温水合分离方法还包括：将所述化解液冷却后与所述混合液合并并且循环输送至所述工作液中。上述方式对高温化解形成的化解液进行循环重复利用，提高了工作液的利用率；同时，由于仅对低温分离形成的混合液中的另一部分进行加热和高温化解，因此后续避免了对全部化解液进行冷却，进一步降低了分离过程的能耗。