基于超临界流体水合物生成动力学及超临界水合萃取研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文超临界流体水合物生成动力学及超临界水合萃取研究姓名：王海理申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：裘俊红20070501浙江工业大学硕士学位论文超临界流体水合物生成动力学及超临界水合萃取研究摘要水合物分离是基于水合物晶体中仅包含水和水合物形成物，且水合物形成物在晶体中的含量与原混合物不同的原理而发展起来的。该技术除了可以达到浓缩稀水溶液、海水脱盐淡化、分离气体混合物等目的外，还可和其它的分离技术结合在一起形成新的分离技术。超临界水合萃取技术就是由水合物分离技术和超临界流体萃取技术耦合而成的水溶液分离技术，其理论基础是

2、超I临界水合物生成／分解动力学及超临界流体萃取理论。本论文选取乙烯作为超临界水合流体，对超I临界水合萃取的基础理论进行了研究。乙烯形成结构I水合物。论文用正交表设计了超临界条件和常规条件下不同浓度正丙醇溶液中各16组乙烯水合物生成动力学实验。用气相色谱分析了实验前后正丙醇溶液的浓度变化，结果表明水合物的生成提高了正丙醇溶液的浓度。实验还测定了3组高浓度(>10叭％)正丙醇水溶液中的乙烯水合物生成动力学数据。论文考察了乙烯水合物在不同条件下的生成动力学行为。实验发现，在超临界条件下，乙烯水合物生成动力学曲线在开始阶段出现了先下降后突升的现象，·

3、分析认为这是由于超临界乙烯的急剧溶解及在溶解阶段有部分晶核形成放热导致液相温度上升引起的。常规条件下，乙烯水合物生成动力学曲线为一光滑曲线，无法区分气体溶解、晶核形成和晶体生长三个阶段，且生成过程无诱导现象。针对超临界条件下正丙醇水溶浙江工业大学硕士学位论文液中乙烯水合物特殊的生成行为，论文采用实验室提出的适合于超临界流体的水合物生成的新的溶解观点进行了解释，同时超l临界乙烯在正丙醇水溶液中的这一特殊的生成行为也进一步论证了该溶解观点。论文考察了压力、温度等因素对乙烯水合物生成的影响。结果表明，超临界条件下，由于推动力较大，无法分析出水合物生

4、成随着压力、温度的改变而相应改变的趋势。而在常规条件下，水合物生成过程的气体溶解、晶核形成和晶体生长速率均随压力升高而加大；同时，随着温度的降低，水合物的生长速率加大；此外，温度还影响水合物平衡压力：温度越低，平衡压力越低。论文还考察了超临界条件下正丙醇浓度对水合物生成的影响。正丙醇是热力学抑制剂。实验发现，当浓度>lOwt％时，正丙醇对水合物生长有明显的抑制作用。论文最后考察了超临界水合萃取对有机水溶液浓度的影响。结果表明，萃取结束后萃余相中正丙醇的含量均有明显增加，浓度提高为原溶液的1．01～1．52倍。论文对超临界水合萃取的机制进行了探

5、讨。关键词：水合物，超I临界水合流体，超临界水合萃取，动力学，乙烯II浙江工业大学硕士学位论文RESEf姣CHESONFoRMLf气叮ONKINET【CSOFSUPERCRITICALHYDRAIEDFI，1HDANDSUPERCRITICALHYDRATEDEXTRACTIONHydratedseparationtechnologyWaSbasedOnthefundamentalprincipleofthattherewereonlywatermoleculeandhydrateformermoleculeincludedinthehydr

6、atecrystal，andthecontentsofhydrateformerWeredifferentbetweenthecrystalandprimarymixture．TheapplicationofhydratedseparationtechnologycouldreachSomepurposeslikeconcentratingdilutedsolution,seawaterdesalination,gasmixturesseparation,etc．Moreover,itcouldcombinewithotherseparati

7、ontechnologiestoformnovelOnes．SupercriticalhydratedextractionthatintegratedhydrateseparatiOnwithsupercriticalfluidextractionWaSallinnovativecouplingseparationtechnologyforaqueousSolution，itstheoreticalfoundationwasthatthetheoryofhydrateformation／decompositionkineticsandsupe

8、reriticalfluidextraction．Choosingethyleneassupereritiealhydratedfluid，thefundament