[发明专利]海水淡化与二氧化碳气体分离系统及分离方法

说明书

本发明涉及海水淡化及二氧化碳气体分离技术领域，特别是海水淡化与二氧化碳气体分离系统及分离方法。包括气体水合物合成反应釜、高盐度海水缓冲釜、淡化水与二氧化碳气体收集釜，气体水合物合成反应釜位于淡化水与二氧化碳气体收集釜的正上方，气体水合物合成反应釜与淡化水与二氧化碳气体收集釜之间设有耐压球阀，气体水合物合成反应釜的下部外侧固定设有高盐度海水缓冲釜，气体水合物合成反应釜和高盐度海水缓冲釜之间设有开关阀门，开关阀门设置在气体水合物合成反应釜的侧壁上，开关阀门的外侧设有透水滤网。其不仅实现从混合气体中的二氧化碳气体的分离和收集，而且实现了海水的淡化，通过控制进气量和过饱和水量，提高了海水的淡化效果。

技术领域

本发明涉及海水淡化及二氧化碳气体分离技术领域，特别是一种海水淡化与二氧化碳气体分离系统及分离方法。

背景技术

淡水无疑是维持人类生存发展最为基础的资源，而淡水资源短缺一直是世界各国关注的重点。如何将占地球总面积70％以上的海水资源进行淡化，使之成为经济快捷的淡水资源是科学家长期研究的目标。目前已经提出的蒸馏、反渗透、冷冻、电渗析等方法仍受成本、工艺乃至环保方面的制约，使得海水淡化推广面临巨大阻碍。气体与液态水由于可以在一定的温度、压力环境下形成固态水合物，并且固化过程的同时析出盐离子，研究人员已经基于该过程提出海水淡化的思路和实现方法，该技术面对的主要制约是如何将已经形成的固态水合物与盐水进行分离，提高脱盐效果。

为此，需要进一步发展二氧化碳的捕集、利用与封存技术链条。已有研究表明，二氧化碳比大气常见的气体更容易形成固态水合物，可以通过水合物法从混合气体中分离二氧化碳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种海水淡化与二氧化碳气体分离系统及分离方法，其不仅实现从混合气体中的二氧化碳气体的分离和收集，而且实现了海水的淡化，通过控制进气量和过饱和水量，提高了海水的淡化效果。

本发明的技术方案是：一种海水淡化与二氧化碳气体分离系统，其中，包括气体水合物合成反应釜、高盐度海水缓冲釜、淡化水与二氧化碳气体收集釜，气体水合物合成反应釜位于淡化水与二氧化碳气体收集釜的正上方，气体水合物合成反应釜与淡化水与二氧化碳气体收集釜之间设有耐压球阀，气体水合物合成反应釜的下部外侧固定设有高盐度海水缓冲釜，气体水合物合成反应釜和高盐度海水缓冲釜之间设有开关阀门，开关阀门设置在气体水合物合成反应釜的侧壁上，开关阀门的外侧设有透水滤网；

所述气体水合物合成反应釜的顶部表面设有活塞，活塞的横截面直径与气体水合物合成反应釜的内径一致，且活塞的环形外表面与气体水合物合成反应釜的内表面之间设有密封圈，气体水合物合成反应釜的底部表面设有耐压球阀，气体水合物合成反应釜的侧面上部设有注液口、注气口和排气口；

所述淡化水与二氧化碳气体收集釜的侧壁上部设有出气管道，淡化水与二氧化碳气体收集釜的侧壁下部设有排水管道。

本发明中，所述气体水合物合成反应釜的侧面还设有透明可视窗口，通过透明可视窗口可以随时观测反应釜内二氧化碳水合物的形成情况。

所述高盐度海水缓冲釜的外侧壁上设有排水管道。

本发明还包括利用上述系统进行海水淡化与二氧化碳气体分离的方法，其中，包括以下步骤：

S1.为获得二氧化碳气体水合物最高转化率，采用海水过量条件进行二氧化碳水合物的合成：

设气体水合物合成耐压反应釜的内部半径为r，高度为h，则一次处理过程中需加入的海水质量m_sw为：

m_sw＝πr²hρ_sw (1)

其中ρ_sw为海水密度；