CN117619305A - 水合物法分离二氧化碳气体的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水合物法分离二氧化碳气体的系统及方法，该系统包括：反应釜，其为内、外腔结构，内腔外表面设有恒温层；外循环单元，其向内腔注入高浓度TBAB溶液并在内腔中形成A型TBAB水合物晶体，水合物浆液从内腔流入外腔并从外腔排出回用；进气单元，其向内腔中注入含有CO2的低温高压混合气体；内循环单元，其向内腔中注入低浓度TBAB溶液，将A型TBAB水合物转化为B型TBAB水合物的同时，将A型TBAB水合物晶体作为诱导颗粒，在内腔中与混合气体进行水合反应；反应后的水合物浆液化解后对CO2进行捕集的同时将剩余液相排出回用。本发明降低能耗的同时，通过加入诱导晶核可有效缩短诱导时间，实现封闭系统引入诱导晶核和生成水合物的连续过程，有效提高分离效率。
Description
技术领域
本发明涉及水合物法分离气体技术领域，特别涉及一种利用晶核诱导的水合物法分离二氧化碳气体的系统及方法。
背景技术
在“碳中和”、“碳达峰”的背景之下，二氧化碳的捕集与封存是国内外降低碳排放的重要部分。由于二氧化碳和水能够在高压低温下组成类冰状的结晶化合物，也就是水合物，而不同气体分子和水生成水合物压力温度条件不同，因此可以采用水合物法进行气体分离。
基于水合物的气体分离过程已经得到广泛的研究，但是基于水合物的气体分离方法也有其自身的问题，首先，目前大多数研究都是基于实验室规模的小型设备进行的，并且上述研究中大多采用多级分离方法进行，但是这种方法增加了能耗。因此为了能够提高气体分离效率，如何促进气体生成水合物成了业界关注的重点。大多数普通的管式反应器，流体在管道中处于层流状态，气液传质弱，水合物生成速度慢，且不充分，不能充分达到气体分离的效果。目前的分离装置大多从提高气液传质方面进行改进，考虑扩大气液接触面积、增大扰动，从而提高形成水合物的生成速率，而该类方法需要一定的诱导时间和较低温度，因此，有必要基于水合物的其它影响因素来缩短诱导时间，开发新的水合物法分离工艺。
中国专利申请CN104403711A公开了一种基于水合物法分离沼气中CO2的方法及装置。该装置水合物反应釜内部镀钛层，解决了水合物分离气体中水合物浆液在反应釜中聚集从而循环不畅的问题，外部采用夹套制冷和内部盘管制冷双重制冷方法，同时外面包覆保温材料层，既能保证水合物反应过程中大的制冷环境，减少热量散失，又能使得水合物反应釜内温度均匀。该专利结构简单，得到的是均相成核水合物，时间较长。
因此，亟需一种利用晶核诱导的水合物法分离二氧化碳气体的系统及方法，降低能耗的同时，通过加入诱导晶核可有效缩短诱导时间，实现封闭系统引入诱导晶核和生成水合物的连续过程，有效提高分离效率。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用晶核诱导的水合物法分离二氧化碳气体的系统及方法，降低能耗的同时，通过加入诱导晶核可有效缩短诱导时间，实现封闭系统引入诱导晶核和生成水合物的连续过程，有效提高分离效率。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种水合物法分离二氧化碳气体的系统，包括：反应釜，其为内、外腔结构，内腔外表面设有恒温层；外循环单元，其向内腔注入高浓度TBAB溶液并在内腔中形成A型TBAB水合物晶体，水合物浆液从内腔流入外腔并从外腔排出回用；进气单元，其向内腔中注入含有CO2的低温高压混合气体；内循环单元，其向内腔中注入低浓度TBAB溶液，将A型TBAB水合物转化为B型TBAB水合物的同时，将A型TBAB水合物晶体作为诱导颗粒，在内腔中与混合气体进行水合反应；反应后的水合物浆液化解后对CO2进行捕集的同时将剩余液相排出回用。
进一步，上述技术方案中，恒温层为可旋转设置；当恒温层旋转至第一位置时，恒温层底部过滤孔与内腔底部过滤孔处于对齐状态，用于将外循环单元形成的水合物浆液排至外腔；当恒温层旋转至第二位置时，恒温层底部过滤孔与内腔底部过滤孔处于错开状态，使得内、外腔相对封闭。
进一步，上述技术方案中，反应釜内腔可设有：第一进液口，其用于接收高浓度TBAB溶液；第二进液口，其用于接收低浓度TBAB溶液；进气口，其用于接收含有CO2的低温高压混合气体；排气口，其用于排出水合反应后残留的气体。
进一步，上述技术方案中，反应釜内腔底部设有搅拌桨，该搅拌桨通过穿设于内腔、保温层的搅拌轴连接，用于在水合反应时搅动内腔中的TBAB溶液。
进一步，上述技术方案中，外腔底部可设有外腔出液口；内腔下部侧壁设有内腔出液口。
进一步，上述技术方案中，恒温层底部过滤孔与内腔底部过滤孔均可沿环周分层均匀间隔布置。
进一步，上述技术方案中，外循环单元可包括高浓度储液罐和第一循环泵。
进一步，上述技术方案中，进气单元可通过高压气瓶供气，冷却后的混合气通过并联进气管路分别进入缓冲气瓶，在缓冲气瓶中获得预设压力的混合气后注入反应釜的内腔。
进一步，上述技术方案中，进气单元可进一步包括：增压子单元，其并联在进气管路中，根据形成水合物的压力需要通过气体压缩机调整混合气的压力；背压子单元，其在进气管路中的混合气压力超过报警值时进行泄压。
进一步，上述技术方案中，内循环单元可包括低浓度储液罐、第二循环泵以及水合物化解釜。
进一步，上述技术方案中，水合物化解釜可设有用于温度调整的高低温浴槽，工作温度为-20～90℃；在向反应釜内腔注入低浓度TBAB溶液进行水合反应阶段，浴槽的温度可控制为需要的低温；在水合物化解阶段，浴槽的温度可控制为需要的高温。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种水合物法分离二氧化碳气体的方法，包括如下步骤：A、向反应釜内腔注入高浓度TBAB溶液并在内腔中形成A型TBAB水合物晶体，水合物浆液从内腔流入外腔并从外腔排出回用；B、向反应釜内腔中注入含有CO2的低温高压混合气体；C、向反应釜内腔中注入低浓度TBAB溶液，将A型TBAB水合物转化为B型TBAB水合物的同时，将A型TBAB水合物晶体作为诱导颗粒，在内腔中与混合气体进行水合反应；反应后的水合物浆液化解后对CO2进行捕集的同时将剩余液相排出回用。
进一步，上述技术方案中，步骤A中高浓度TBAB溶液的浓度范围可以为20wt％-30wt％；进液量可以为内腔体积的1/2或2/3，内腔压力可以设置为常压。
进一步，上述技术方案中，步骤C中低浓度TBAB溶液的浓度范围可以为10wt％-15wt％；进液量可以为内腔体积的1/2或2/3，内腔压力可以设置为1-5MPa。
进一步，上述技术方案中，反应釜的内腔温度可以控制为-6℃至-8℃之间的恒温状态。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明通过外循环单元制备A型TBAB水合物晶体，采用TBAB水合物晶核诱导水合物快速生成，能够在常压下制备水合物诱导晶核，提高了水合物生成效率；
2)本发明采用具有内、外腔结构的反应釜，通过恒温层的旋转以及内腔腔底的过滤设施实现了封闭空间内诱导晶核的制备和A型TBAB水合物与B型TBAB水合物的结构转换，在高浓度溶液中生成的A型TBAB水合物在低浓度溶液中转化为B型TBAB水合物，经发明人研究发现，转化过程对二氧化碳的储存能力要高于B型TBAB水合物单独储存二氧化碳的能力；
3)本发明采用本发明的系统能够缩短水合物生成时间，提高二氧化碳储存能力，提高分离效果；
4)本发明外循环单元和内循环单元的配合使用可分别保证高/低浓度的TBAB溶液重复利用，反应釜内腔和可旋转恒温层的结构又能保证内循环和外循环工序之间的有效衔接，即可将水合物的生成，气体分离和水合物化解整个过程充分衔接，实现应用水合物法针对二氧化碳气体的高效分离。
上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
图1是本发明水合物法连续分离二氧化碳气体的系统连接示意图。
图2是本发明系统中反应釜的结构示意图。
图3-A是本发明反应釜内腔底部结构示意图(示出第一旋转位置下恒温层与腔底过滤孔处于对齐状态)。
图3-B是本发明反应釜内腔底部另一结构示意图(示出第二旋转位置下恒温层与腔底过滤孔处于错开状态)。
主要附图标记说明：
1-高压气瓶；2-第一截止阀；3-第二截止阀；4-气体压缩机；5-第三截止阀；6-缓冲气瓶；7-第四截止阀；8-第五截止阀；9-反应釜；91-内腔；910-可旋转恒温层；9100-恒温层旋转杆；9101-恒温层底部过滤孔；911-第一进液口；912-第二进液口；913-进气口；914-排气口；915-内腔底部过滤网；9151-内腔底部过滤孔；916-搅拌桨，9160-搅拌轴；917-内腔出液口；92-外腔；921-外腔出液口；10-第六截止阀；11-恒温控制器；12-第七截止阀；13-高浓度储液罐；14-第一循环泵；15-第九截止阀；16-水合物化解釜；17-第八截止阀；18第三循环泵；19-高低温浴槽；20-第十四截止阀；21-第十一截止阀；22-背压阀；23-第十二截止阀；24-排放软管；25-低浓度储液罐；26-第二循环泵；27-第十三截止阀；28-第十截止阀。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
本发明提供了一种晶核诱导水合物法分离二氧化碳的系统和方法，用于分离CO2/B气体(B气体例如甲烷)，不同气体生成水合物的条件不同，当气体混合物CO2/B生成水合物时，容易生成水合物的CO2会在水合物相富集，从而实现了气体的分离。本发明通过加入诱导晶核缩短诱导时间，过程采用具有内、外腔的反应釜结构，可实现封闭系统引入诱导晶核和生成水合物的连续过程，既可提高分离效率，又能避免现有技术中多级分离方式导致的能耗。
发明人经调研发现，除了气体分子之外，一些季铵盐类也可以生成水合物，比如TBAB可以生成半笼型水合物。TBAB半笼型水合物又分为A型TBAB·26H2O和B型TBAB·38H2O，两种构型形成存储气体分子的超级笼子不同，且两种构型之间可以相互转化，通常认为当溶液中的TBAB的质量分数高于18wt％时，半笼型水合物生成倾向于A型，反之则倾向于B型，而B型水合物比A型水合物更加稳定。半笼型水合物可以与CO2形成n1CO2·TBAB·26H2O或者n2CO2·TBAB·38H2O，其中n1的理想值为1，而n2的理想值为3，因此B型TBAB水合物比A型TBAB水合物存储CO2的能力更强，且从A型结构向B型结构转化的过程中，存储能力可以增长277％-367％。基于以上调研结果，发明人利用反应釜先生成A型TBAB水合物，将A型TBAB水合物晶体作为诱导颗粒，然后在同一反应釜中将A型TBAB水合物转化为B型TBAB水合物，转化的同时进行充分的水合反应，从而更有效地分离二氧化碳气体。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种水合物法分离二氧化碳气体的系统，包括反应釜9、外循环单元、进气单元以及内循环单元。外循环单元用于为反应釜9提供可循环使用的高浓度TBAB溶液；进气单元用于为反应釜9提供适用于水合反应的低温高压混合气(混合气中包含CO2)；内循环单元用于为反应釜9提供可循环使用的低浓度TBAB溶液，并可将反应后的水合物进行化解。
进一步如图2所示，反应釜9为内、外腔结构，包括内腔91和外腔92，内腔外表面设有恒温层910，保持水合反应需要的温度。具体地，恒温层为可旋转设置，可通过位于内腔91上部的恒温层旋转杆带动恒温层整体旋转，本实施例设置了两个旋转位置点，当恒温层旋转至第一位置时(参考图3-A)，恒温层底部过滤孔9101与内腔底部过滤孔9151处于对齐状态，用于将外循环单元形成的水合物浆液排至外腔92底部，此时内腔91中仅有颗粒状的A型TBAB水合物晶体；当恒温层旋转至第二位置时(参考图3-B)，恒温层底部过滤孔9101(虚线示意)与内腔底部过滤孔9151处于错开状态，此时内、外腔相对封闭，在通入混合气体和低浓度TBAB溶液后可进行充分的水合反应。在制备A型TBAB水合物晶体以及利用B型TBAB水合物进行水合反应两个阶段，恒温层始终保持同一温度，使用恒温控制器11对恒温层910进行温度控制。进一步如图2所示，反应釜内腔91顶部设有用于接收高浓度TBAB溶液的第一进液口911、用于接收低浓度TBAB溶液的第二进液口912以及用于接收含有CO2的低温高压混合气体的进气口913，还设有用于排出水合反应后残留的气体的排气口914。进一步如图2所示，反应釜内腔91底部设有搅拌桨916，搅拌轴9160穿设内腔91、保温层910并与搅拌桨916固定连接，搅拌轴9160可通过电机驱动旋转(图中未示出)并带动搅拌桨916转动，用于在水合反应时搅动内腔中的TBAB溶液，起到促进水合反应并分离气体的作用。进一步如图2所示，外腔92底部设有外腔出液口921，内腔91下部侧壁设有内腔出液口917。
本实施例的反应釜9采用内、外腔设置，既可以有效保证内腔的热量散失，保持恒定温度，降低能量损耗，又可以利用内腔的旋转以及底部过滤孔的对齐和错开实现A型TBAB水合物晶体的迅速制备，缩短反应周期。
进一步如图1所示，本实施例的外循环单元向内腔91注入高浓度TBAB溶液并在内腔91中形成A型TBAB水合物晶体，水合物浆液从内腔91流入外腔92并从外腔92排出回用。具体地，外循环单元包括高浓度储液罐13和第一循环泵14，还包括第六截止阀10、第七截止阀12。在高浓度储液罐13中配置需要的高浓度TBAB溶液，经过第一循环泵14和第六截止阀10注入反应釜9的内腔第一进液口911，反应后的溶液经过第七截止阀12返回高浓度储液罐13进行浓度调整(调整至前述需要的浓度)。
进一步如图1所示，本实施例的进气单元向内腔中注入含有CO2的低温高压混合气体。具体地，进气单元通过高压气瓶1供气，混合气需要在低温状态下进行水合反应，因此可在高压气瓶前端进行混合气的冷却，也可以在高压气瓶后端的进气管路中进行冷却。冷却后的混合气通过并联的进气管路分别进入缓冲气瓶6，在缓冲气瓶6中获得预设压力(即水合反应需要的高压环境)的混合气后注入反应釜9的内腔进气口913。具体地，进气单元包括高压气瓶1、第一截止阀2、第二截止阀3、气体压缩机4、第三截止阀5以及和缓冲气瓶6，气体压缩机4和第二截止阀3作为增压子单元，并联第三截止阀5所在的进气管路中，根据形成水合物的压力需要通过气体压缩机4调整混合气的压力。缓冲气瓶6通过控制第四截止阀7、第五截止阀8向反应釜9的内腔91供气。进气单元还包括背压子单元，在缓冲气瓶6与反应釜9之间的管路上设置第十一截止阀21和背压阀22，通过背压阀22可在进气管路中的混合气压力超过报警值时进行泄压。同时还可设置用于应急排放的排放软管24，通过第十二截止阀23进行控制。
进一步如图1所示，本实施例的内循环单元向反应釜9的内腔91中注入低浓度TBAB溶液，将A型TBAB水合物转化为B型TBAB水合物的同时，将A型TBAB水合物晶体作为诱导颗粒，在内腔91中与混合气体进行水合反应；反应后的水合物浆液经化解后对CO2进行捕集的同时将剩余液相排出回用。具体地，内循环单元包括低浓度储液罐25、第二循环泵26、水合物化解釜16、第八截止阀17、第三循环泵18、第九截止阀15、第十三截止阀27。其中，水合物化解釜16通过高低温浴槽19进行温度调整和控制，工作温度-20～90℃，具有过热保护、过载保护等。在向反应釜内腔通入低浓度TBAB溶液阶段高低温浴槽19将温度控制在水合反应需要的低温状态，当水合反应发生后水合物浆液返回至水合物化解釜16阶段，高低温浴槽19将温度控制在化解需要的高温状态。内循环单元在低浓度储液罐25中配置低浓度TBAB溶液，经过第二循环泵26注入水合物化解釜16，经过第八截止阀17和第三循环泵18注入反应釜9内腔的第二进液口912，反应后的水合物浆液从内腔出液口917流出，经过第九截止阀15进入水合物化解釜16，水合物化解釜16将化解后释放的CO2经过第十截止阀28进行回收，化解后的TBAB溶液经过第十三截止阀27返回低浓度储液罐25，进行浓度调整后循环使用。
本实施例通过外循环单元制备A型TBAB水合物晶体，采用TBAB水合物晶核诱导水合物快速生成，能够在常压下制备水合物诱导晶核，提高了水合物生成效率；本实施例采用具有内、外腔结构的反应釜，通过恒温层的旋转以及内腔腔底的过滤设施实现了封闭空间内诱导晶核的制备和A型TBAB水合物与B型TBAB水合物的结构转换，在高浓度溶液中生成的A型TBAB水合物在低浓度溶液中转化为B型TBAB水合物，经发明人研究发现，转化过程对二氧化碳的储存能力要高于B型TBAB水合物单独储存二氧化碳的能力；采用本实施例的系统能够缩短水合物生成时间，提高二氧化碳储存能力，提高分离效果；外循环单元和内循环单元的配合使用可分别保证高/低浓度的TBAB溶液重复利用，反应釜内腔和可旋转恒温层的结构又能保证内循环和外循环工序之间的有效衔接；采用本实施例的系统，可将水合物的生成，气体分离和水合物化解整个过程充分衔接，可实现应用水合物法针对二氧化碳气体的高效分离。
实施例2
如图1所示，本实施例提供一种水合物法分离二氧化碳气体的方法。该方法包括如下步骤：
步骤S101，向反应釜内腔91中注入高浓度TBAB溶液并在内腔中形成A型TBAB水合物晶体，水合物浆液从内腔流入外腔并从外腔排出回用。经发明人研究发现，在浓度范围为20wt％-30wt％的TBAB溶液中，温度控制在-6℃-8℃之间可以制备出A型TBAB水合物，而颗粒状的A型TBAB水合物晶体可以通过晶核诱导促进后续的水合反应。优选而非限制性地，本步骤中高浓度TBAB溶液的浓度范围可以为20wt％-30wt％；进液量可以设置为内腔体积的1/2或2/3，内腔压力可以设置为常压。
步骤S102，向反应釜内腔91中注入含有CO2的低温高压混合气体，该低温高压环境为水合反应需要的混合气温度和压力。
步骤S103，向反应釜内腔91中注入低浓度TBAB溶液，将A型TBAB水合物转化为B型TBAB水合物的同时，将A型TBAB水合物晶体作为诱导颗粒，在内腔91中与混合气体进行水合反应；反应后的水合物浆液化解后对CO2进行捕集的同时将剩余液相排出回用。经发明人研究发现，将步骤S101中制备好的A型水合物放在10wt％-15wt％浓度的TBAB溶液中，A型水合物在低浓度下不稳定会向B型水合物转变，转变过程中能够存储更多的CO2，且A型水合物颗粒在通入CO2后，能够作为诱导颗粒，促使CO2水合物在其表面快速生成，大大降低诱导时间，达到快速分离的效果。优选而非限制性地，本步骤中将低浓度TBAB溶液的浓度范围设置为10wt％-15wt％；进液量同样设置为内腔体积的1/2或2/3，内腔压力控制在1-5MPa，反应釜的内腔温度与在步骤S101中相同，即控制为-6℃至-8℃之间的恒温状态。
下面以一个具体的实例进一步说明本实施例的工艺方法：
首先，将浓度为30wt％的TBAB溶液从内腔第一进液口911注入反应釜内腔91，进液量为釜体积的1/2，压力为常压，温度控制在-6.5℃，在此条件下制备A型TBAB水合物，1min后通过恒温层旋转杆9100旋转恒温层910，使内腔过滤孔9151与恒温层底部过滤孔9101对齐相通(即第一旋转位置)，此时，未生成水合物的溶液通过釜底均匀布设的圆孔流入反应釜外腔92，而A型TBAB水合物晶体留在了内腔91中，待内腔液位为0后，转动恒温层旋转杆9100旋回恒温层910(即第二旋转位置)，保持温度不变，此时内、外腔不再相通。
然后，浓度为15wt％的TBAB溶液从第二进液口912进入反应釜内腔91，进液量为釜体积的2/3。同时打开内腔进气口913，通入CO2/B气体，内腔压力可设置为1-5MPa，保持温度不变，进气完成后打开搅拌。在15wt％浓度下，TBAB溶液形成B型TBAB水合物，B型TBAB水合物对CO2的储存能力更强，经发明人研究，在上述状态下，A型水合物转变为B型水合物的过程中，对CO2的储存能力大约为2.77-3.67倍，而B型TBAB水合物晶体较A型TBAB水合物更为稳定，因此，在15wt％浓度下，A型TBAB水合物晶核除了能促进水合物生成效率外，在转变为B型的过程中，还能够有效提高CO2的分离效果。反应结束后，水合物浆液从内腔出液口917经过第九截止阀15进入水合物化解釜16，内腔中的B气体通过第十四截止阀20进行回收。反应后的水合物浆液进一步在化解釜16中化解后通过第十截止阀28控制对CO2进行捕集回收，同时剩余液相排出并调整为需要的低浓度后进行回用。
本实施例的方法与实施例1的系统相对应，因此具有与实施例1相同的技术效果，在此不再赘述。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种水合物法分离二氧化碳气体的系统，其特征在于，包括：
反应釜，其为内、外腔结构，内腔外表面设有恒温层；
外循环单元，其向所述内腔注入高浓度TBAB溶液并在所述内腔中形成A型TBAB水合物晶体，水合物浆液从所述内腔流入外腔并从外腔排出回用；
进气单元，其向所述内腔中注入含有CO2的低温高压混合气体；
内循环单元，其向所述内腔中注入低浓度TBAB溶液，将A型TBAB水合物转化为B型TBAB水合物的同时，将所述A型TBAB水合物晶体作为诱导颗粒，在所述内腔中与混合气体进行水合反应；反应后的水合物浆液化解后对CO2进行捕集的同时将剩余液相排出回用。
2.根据权利要求1所述的水合物法分离二氧化碳气体的系统，其特征在于，所述恒温层为可旋转设置；当恒温层旋转至第一位置时，恒温层底部过滤孔与内腔底部过滤孔处于对齐状态，用于将外循环单元形成的水合物浆液排至所述外腔；当恒温层旋转至第二位置时，恒温层底部过滤孔与内腔底部过滤孔处于错开状态，使得内、外腔相对封闭。
3.根据权利要求1所述的水合物法分离二氧化碳气体的系统，其特征在于，所述反应釜内腔设有：
第一进液口，其用于接收所述高浓度TBAB溶液；
第二进液口，其用于接收所述低浓度TBAB溶液；
进气口，其用于接收所述含有CO2的低温高压混合气体；
排气口，其用于排出水合反应后残留的气体。
4.根据权利要求1所述的水合物法分离二氧化碳气体的系统，其特征在于，所述反应釜内腔底部设有搅拌桨，该搅拌桨通过穿设于所述内腔、保温层的搅拌轴连接，用于在水合反应时搅动内腔中的TBAB溶液。
5.根据权利要求1所述的水合物法分离二氧化碳气体的系统，其特征在于，所述外腔底部设有外腔出液口；所述内腔下部侧壁设有内腔出液口。
6.根据权利要求1所述的水合物法分离二氧化碳气体的系统，其特征在于，所述恒温层底部过滤孔与内腔底部过滤孔均沿环周分层均匀间隔布置。
7.根据权利要求1所述的水合物法分离二氧化碳气体的系统，其特征在于，所述外循环单元包括高浓度储液罐和第一循环泵。
8.根据权利要求1所述的水合物法分离二氧化碳气体的系统，其特征在于，所述进气单元通过高压气瓶供气，冷却后的混合气通过并联进气管路分别进入缓冲气瓶，在缓冲气瓶中获得预设压力的所述混合气后注入所述反应釜的内腔。
9.根据权利要求8所述的水合物法分离二氧化碳气体的系统，其特征在于，所述进气单元进一步包括：
增压子单元，其并联在所述进气管路中，根据形成水合物的压力需要通过气体压缩机调整混合气的压力；
背压子单元，其在所述进气管路中的混合气压力超过报警值时进行泄压。
10.根据权利要求1所述的水合物法分离二氧化碳气体的系统，其特征在于，所述内循环单元包括低浓度储液罐、第二循环泵以及水合物化解釜。
11.根据权利要求10所述的水合物法分离二氧化碳气体的系统，其特征在于，所述水合物化解釜设有用于温度调整的高低温浴槽，工作温度为-20～90℃；在向反应釜内腔注入低浓度TBAB溶液进行水合反应阶段，所述浴槽的温度控制为需要的低温；在水合物化解阶段，所述浴槽的温度控制为需要的高温。
12.一种水合物法分离二氧化碳气体的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、向反应釜内腔注入高浓度TBAB溶液并在所述内腔中形成A型TBAB水合物晶体，水合物浆液从所述内腔流入外腔并从外腔排出回用；
B、向所述反应釜内腔中注入含有CO2的低温高压混合气体；
C、向所述反应釜内腔中注入低浓度TBAB溶液，将A型TBAB水合物转化为B型TBAB水合物的同时，将所述A型TBAB水合物晶体作为诱导颗粒，在所述内腔中与混合气体进行水合反应；反应后的水合物浆液化解后对CO2进行捕集的同时将剩余液相排出回用。
13.根据权利要求12所述的水合物法分离二氧化碳气体的方法，其特征在于，所述步骤A中高浓度TBAB溶液的浓度范围为20wt％-30wt％；进液量为内腔体积的1/2或2/3，内腔压力为常压。
14.根据权利要求12所述的水合物法分离二氧化碳气体的方法，其特征在于，所述步骤C中低浓度TBAB溶液的浓度范围为10wt％-15wt％；进液量为内腔体积的1/2或2/3，内腔压力为1-5MPa。
15.根据权利要求12所述的水合物法分离二氧化碳气体的方法，其特征在于，所述反应釜的内腔温度控制为-6℃至-8℃之间的恒温状态。
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