一种水合物法混合气体连续分离方法及装置
专利汇可以提供一种水合物法混合气体连续分离方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提出了一种利用 水 合物法分离混合气体的连续分离方法及装置，本发明采用三级 串联 逆流连续分离工艺提高烟气中CO2的回收率和产品中CO2的浓度，同时提高分离过程速率与效率。每级分离系统均由水合物合成釜、水合物分离解析器、 循环 泵 、 热交换器 、微气泡全混射流反应器组成。本发明采用微气泡全混射流反应器提高气水 接触 效率，采用外置热交换器强化水合反应热的去除，同时通过含促进剂水溶液来降低水合物生成压 力 ，提高水合物生成速率。本发明适用于燃 煤 电厂 烟道气 及“绿色煤电”技术 整体煤 气化 联合循环 发电中CO2的连续分离与富集，本发明还可应用于化工、 冶金 、石油等领域含CO2气体及其它多组分混合气体的连续分离与富集。，下面是一种水合物法混合气体连续分离方法及装置专利的具体信息内容。
1、一种水合物法混合气体连续分离方法，包括子模块(A)进料预处理模块、(B)水合物 分离模块、(C)数据采集与控制模块、(D)分析模块、(E)制冷模块，其特征在于 所述子模块(B)水合物分离模块采用三级逆流串联连续分离工艺。
2、如权利要求1所述的水合物法混合气体连续分离方法，其特征在于所述子模块(B)水合 物分离模块采用的三级逆流串联连续分离工艺包括如下步骤：
1)向水合物快速生成系统加入含水合物生成促进剂水溶液；
2)压缩、预冷却至预定压力、温度的烟道气进入二级水合物快速生成系统；
3)烟道气在二级水合物快速生成系统的微气泡射流全混反应器中生成气体水合物浆料， 水合物生成热通过外置二级热交换器去除，并保持系统温度低于水合物形成温度，生 成的水合物浆料自动溢流至二级水合物分离解析系统；
4)水合物浆料在二级水合物分离解析器中加热解析为富含CO2的气体和水溶液，解析出 的水溶液通过循环泵返回二级水合物快速生成系统循环利用；
5)解析出的富含CO2的气体进入三级水合物快速生成系统进一步提高CO2的浓度，在三 级水合物快速生成系统的微气泡射流全混反应器中生成气体水合物浆料，水合物生成 热通过外置三级热交换器去除，并保持系统温度低于水合物形成温度，生成的水合物 浆料自动溢流至三级水合物分离解析系统；
6)水合物浆料在三级水合物分离解析系统中加热分解为高纯CO2气体和水溶液，水溶液 通过循环泵返回三级水合物快速生成系统循环利用；
7)解析出的高纯CO2气体进入干燥器脱水干燥后进入储气系统储存；
8)三级水合物快速生成系统中未发生水合反应的贫CO2气体作为原料气返回二级水合 物快速生成系统继续反应；
9)二级水合物快速生成系统未发生水合反应的贫CO2气体进入一级水合物快速生成系 统，进一步提高CO2的回收率，贫CO2气体在一级水合物快速生成系统的微气泡射流 全混反应器中生成气体水合物浆料，水合物生成热通过外置一级热交换器去除，并保 持系统温度低于水合物形成温度，生成的水合物浆料自动溢流至一级水合物分离解析 系统；
10)水合物浆料在一级水合物分离解析系统中加热分解，解析出水溶液通过循环泵返回一 级水合物快速生成系统循环利用，解析出的气体作为原料返回二级水合物快速生成系 统继续反应；
11)一级水合物快速生成系统中未发生水合反应的N2及微量CO2气体通过尾气放空系统 放空。
3、如权利要求2所述的水合物法混合气体连续分离方法，其特征在于所述的气体在系统中 各设备之间流动均通过压力差来实现，气体流动压力差为0.05～0.5MPa，运行时，二级 水合物解析器的压力大于三级水合物合成釜压力，一级水合物解析器和三级水合物合成 釜的压力大于二级水合物合成釜压力，二级水合物合成釜压力大于一级水合物合成釜压 力。
4、如权利要求2所述的水合物法混合气体连续分离方法，其特征在于所述的含促进剂水溶 液的含量为0.1％-15％，所述水合物生成促进剂选自如下之一或其混合物：四氢呋喃、1， 4-二氧六环或丙酮或季铵盐、锍鎓盐、鏻鎓盐、十二烷基硫酸盐、十二烷基磺酸盐。
5、如权利要求2所述的水合物法混合气体连续分离方法，其特征在于所述一、二、三级水 合物快速生成系统温度分别为274℃、277℃、280℃，所述水合物快速生成系统的温度 通过调节热交换器冷冻液的流量控制。
6、如权利要求2所述的水合物法混合气体连续分离方法，其特征在于所述的一、二、三级 水合物快速生成系统均包括水合物合成釜、微气泡射流全混反应器、循环泵、热交换器； 所述的一、二、三级水合物分离解析系统均包括两台并行的水合物分离解析器，两台分 离解析器切换使用，一台用作分离器，另一台用作解析器。
7、一种水合物法混合气体连续分离装置，包括进料预处理装置、数据采集与控制装置、分 析装置、制冷装置以及连接管道，其特征在于还包括水合物三级逆流串联连续分离装置。
8、如权利要求7所述的水合物法混合气体连续分离装置，其特征在于所述水合物三级逆流 串联连续分离装置包括一级水合物快速生成系统、一级水合物分离解析系统、二级水合 物快速生成系统、二级水合物分离解析系统、三级水合物快速生成系统、三级水合物分 离解析系统、含促进剂水溶液补给系统、CO2气体干燥系统、CO2储气系统、尾气放空系 统；所述的一、二、三级水合物快速生成系统均包括水合物合成釜、微气泡射流全混反 应器、循环泵、热交换器；所述的一、二、三级水合物分离解析系统均包括两台并行的 水合物分离解析器，两台分离解析器切换使用，一台用作分离器，另一台用作解析器； 所述的CO2气体干燥系统经输气管连接至CO2储气系统；所述含促进剂水溶液补给系统通 过水溶液补给管道分别连接至一、二、三级水合物快速生成系统。
9、如权利要求8所述的水合物法混合气体连续分离装置，其特征在于所述二级水合物快速 生成系统通过烟道气进料管(1)连接至进料预处理装置，所述二级水合物合成釜(27) 经二级水合物合成釜尾气出口管(3)连接至一级水合物快速生成系统，所述二级水合 物快速生成系统经二级水合物浆料溢流管(12)连接至二级水合物分离解析系统，所述 二级水合物分离解析系统通过二级水合物解析气出口管(10)与三级水合物快速生成系 统相连；所述三级水合物快速生成系统经三级水合物合成釜尾气出口管(11)连接至烟 道气进料管(1)，所述三级水合物快速生成系统经三级水合物浆料溢流管(9)连接至 三级水合物分离解析系统，所述三级水合物分离解析系统通过三级水合物解析气出口管 (8)与CO2干燥系统相连；所述一级水合物快速生成系统经一级水合物合成釜尾气放空 管(5)与尾气放空系统相连，所述一级水合物快速生成系统经一级水合物浆料溢流管 (6)连接至一级水合物分离解析系统，所述一级水合物分离解析系统经一级水合物解 析气出口管(2)连接至烟道气进料管(1)。
10、如权利要求8所述的水合物法混合气体连续分离装置，其特征在于所述水合物合成釜与 微气泡射流全混反应器通过法兰连接，所述微气泡射流全混反应器通过微气泡射流反应 器气体进口管与水合物合成釜顶部相连，同时通过微气泡射流全混反应器液体进口管、 循环泵、热交换器及水合物合成釜液相循环管组成水合物浆液循环回路；所述水合物合 成釜与水合物分离解析器之间通过水合物物浆料溢流管连接。
技术领域
本发明涉及一种混合气体连续分离技术，尤其是一种水合物法混合气体连续分离技术。
技术背景
全球变暖的现实正在不断地向世界各国的人们敲响警钟，而温室效应气体，特别是CO2 气体排放已经成为全球最为关注的热点问题之一。截至2004年底，全球共有141个国家和地 区批准了以减排CO2为宗旨的《京都议定书》，并于2005年2月16日正式生效，要求各个国 家控制温室效应气体的排放。大气中CO2浓度持续升高的主要来源于工业中大规模能量生产 中排放废气。我国是一个以煤炭为主要能源的国家，这种能源结构将在今后相当长的时间内 不会改变。我国煤炭大部分用于发电，目前传统的煤炭直接燃烧火力发电在相当长的时间内 仍将在我国发电领域中处于主导地位，燃煤发电厂CO2排放量大而且相对集中，是控制工业 CO2排放的主要领域，减排电厂中CO2迫在眉睫。CO2控制主要包括分离回收、运输与处理 (包括储存与转化)三个方面，而作为核心技术的分离回收技术能耗最高，经济性最差，因 此成为CO2控制取得突破的关键，也是实现CO2永久储存的第一步。
分离含CO2气体混合物的方法主要有化学吸收、物理吸附、深冷分离、变压吸附与膜分 离等。化学吸收应用范围比较窄，吸收剂回收能耗大。中国专利CN1747774A公开了一种采 用化学吸收法从钢铁厂产生的副生气体等中分离回收的CO2的方法，该方法利用钢铁厂低品 位排热加热回收化学吸收剂，分离成本大大降低。但深冷分离工艺投资较高，只有在装置规 模较大时，才具有较佳的经济性。变压吸附法存在的主要问题是能耗高、设备投资大、吸附 剂利用率低且损失大。目前广泛使用的膜分离法则具有化学和热稳定性差、选择性和通量不 高、处理能力有限、产品纯度低、耐久性差等缺点。发展新型、高效气体分离、提纯方法具 有重要的经济意义。
水合物法分离回收烟气中CO2是基于富含CO2的气体混合物中各组分水合物形成条件的 不同，此项技术的明显优点是它不需要象溶剂吸收分离方法那样使用昂贵的高耗能的再生装 置来回收溶剂。与传统的分离方法相比，水合物分离技术在电厂烟气中的CO2及“绿色煤电” 技术整体煤气化联合循环发电中CO2分离、提浓方面更具潜力。第一，水合物分离技术可以 在0℃以上进行，可以节约大量制冷所需要的能量；第二，水合物法分离后得到的气体压力高， 分离前后压差小，可以节约气体增压所需的能量；第三，水合物分解后的水可循环利用，整 个过程理论上没有原料损失，工艺流程也相对简单。水合物分离技术作为新型分离手段具有 广阔的应用前景，并有可能成为混合气体分离的主流技术。
国外在水合物分离技术方面虽有一些研究，但还未完善，国内在这方面的研究则处于起 步阶段，而对于烟气(主要是N2和CO2)中CO2水合物分离技术的研究则更少。烟气中CO2水 合物分离最初的实验研究是在1993-1995年期间California Institute of Technology进行的，在他 们的专利中声明CO2水合物能够在一个流动系统中生成。这个系统后来由Los Alamos国家实验 室给予证实，进而证实了实现水合物分离技术工业化具有很大的潜力(Wong，S.and Bioletti，R. Carbon dioxide separation technologies.(2002).Carbon & Energy Management，Alberta Research Council，Edmonton，Alberta，T6N 1E4，Canada.)。美国专利US6602326B2公开一种采用四氢呋 喃作为水合物形成促进剂分离混合气体中CO2与N2的方法与工艺，水合物形成压力大大降低， 经三级分离后产品CO2的浓度可达99.8％，但此工艺每级水合反应后的尾气直接排空，导致烟 气中CO2的回收率低，为提高CO2回收率，必定会延长水合反应时间，使水合反应达到平衡状 态，导致系统分离能力降低。美国专利US20050120878A1公开了一种利用水合物技术分离甲 烷气体中的CO2的工艺。US6352576B1公开了一种采用鎓盐作为CO2水合物形成促进剂分离多 组分气体中CO2的方法，同时采用含CO2水合物晶核的水提高水合物形成速率，降低水合物形 成诱导时间。
水合物法混合气体连续分离技术要实现工业化应用必须解决如下五个方面的问题：一、 采用合适的水合物形成促进剂提高水合物形成速率；二、采用适当的搅拌方式，提高水合反 应的气液接触效率，提高水合物形成速率；三、采取有效措施强化水合物生成热的去除；四、 采用合适的分离工艺，实现高压条件下水合物体系气、液、固三相自动分离；五、采用经济 合理的工艺，提高分离过程目标气体的回收率和气体产品的纯度，降低分离过程的能耗。
本发明正是为解决上述问题而发明的一种水合物法混合气体连续分离方法及装置，特别 适于应用于烟道气中CO2的水合物法连续分离方法及装置。
发明内容
为达到上述目的，本发明采取了以下的技术方案：
本发明水合物法混合气体连续分离方法由如下五个子模块组成(请参见图1)：
A、进料预处理模块。混合气体先经水洗涤、干燥、压缩、预冷却至水合物形成压力 与温度，然后经进料控制阀及流量计进入水合物分离模块。
B、水合物分离模块。采用三级逆流串联分离工艺提高CO2气体的回收率及CO2气体 产品纯度，同时提高分离过程的速率与分离效率。
C、数据采集与控制模块。包括进料气体流量、压力、温度的测量、信号传输、数据 采集与处理、计算机集中显示与控制；一、二、三级水合物快速生成系统的压力、温度的测 量、信号传输、数据采集与处理、计算机集中显示与控制；一、二、三级水合物分离解析器 的压力、温度的测量、信号传输、数据采集与处理、计算机集中显示与控制；含促进剂水溶 液补给流量、温度的测量与控制；进料气体预冷器，一、二、三级水合物生成热交换器冷冻 液流量控制；一、二、三级水合物分离解析器加热介质流量控制。
D、分析模块。包括气体自动在线采样、样品预处理以及气相色谱仪自动进样分析装 置。
E、制冷模块。供给系统冷却所需冷量。
所述子模块A、C、D、E均采用现有技术，子模块B(水合物分离模块)为本发明的创新 点。
所述子模块B(水合物分离模块)采用三级逆流串联连续分离工艺以提高被分离气体产 品的浓度和回收率，具体通过如下步骤实施(请参见图2)：
1)向水合物快速生成系统(包括一级、二级、三级水合物快速生成系统)加入含水 合物生成促进剂水溶液；
2)压缩、预冷却至一定温度、压力后的烟道气经进料流量控制系统进入二级水合物 快速生成系统；
3)烟道气在二级水合物快速生成系统的微气泡射流全混反应器中与来自二级循环 泵的水溶液充分接触生成气体水合物，水合物生成热通过外置二级热交换器去除，同时控制 水合物快速生成系统温度低于水合物形成温度，生成的水合物浆料通过自动溢流装置进入二 级水合物分离解析系统；
4)水合物浆料在二级水合物分离解析系统中加热分解为富含CO2的气体和水溶液， 水溶液通过循环泵返回二级水合物快速生成系统循环利用；
5)解析出的富含CO2的气体进入三级水合物快速生成系统，进一步提高CO2的浓度， 来自二级水合物快速生成系统的富含CO2的气体在三级水合物快速生成系统的微气泡射流全 混反应器中与来自三级循环泵的水溶液充分接触生成气体水合物，水合物生成热通过外置三 级热交换器去除，同时控制水合物快速生成系统温度低于水合物形成温度，生成的水合物浆 料通过自动溢流装置进入三级水合物分离解析系统；
6)水合物浆料在三级水合物分离解析系统中加热分解为高纯CO2气体和水溶液，水 溶液通过循环泵返回三级水合物快速生成系统循环利用；
7)解析出的高纯CO2气体进入干燥系统，使高纯CO2气体脱水干燥，干燥后的高纯 CO2气体产品进入储气系统储存；
8)三级水合物快速生成系统中未发生水合反应的贫CO2气体作为原料气返回二级水 合物快速生成系统继续反应；
9)二级水合物快速生成系统未发生水合反应的贫CO2气体进入一级水合物快速生成 系统，进一步提高CO2的回收率，来自二级水合物快速生成系统贫CO2气体在一级水合物快速 生成系统的微气泡射流全混反应器中与来自一级循环泵的水溶液充分接触生成气体水合物浆 料，水合物生成热通过外置一级热交换器去除，同时控制水合物快速生成系统温度低于水合 物形成温度，生成的水合物浆料通过自动溢流装置进入一级水合物分离解析系统；
10)水合物浆料在一级水合物分离解析系统中加热分解为富含CO2的气体和水溶液， 解析出的水溶液通过循环泵返回一级水合物快速生成系统循环利用，解析出的富含CO2的气 体作为原料气进入二级水合物快速生成系统继续反应；
11)一级水合物快速生成系统中未发生水合反应的N2及微量CO2气体通过尾气放空系 统处理。
所述一、二、三级水合物快速生成系统均包括水合物合成釜、微气泡射流全混反应器、 循环泵、热交换器。
所述一、二、三级水合物分离解析系统均包括两台并行的水合物分离解析器，运行时， 两台解析器切换使用，一台接受水合物快速生成系统溢流水合物浆料，用作分离器，实现气 一液、固分离，另一台加热分解水合物浆料，解析出水合反应气体，用作解析器，实现水合 物分解、气-液分离。
所述一、二、三级水合物快速生成系统之间、一、二、三级水合物快速生成系统与一、 二、三级水合物分离解析系统之间的气体流动均通过压力差来实现，气体流动压力差为0.05～ 0.5MPa，运行时，二级水合物分离解析系统的压力大于三级水合物合成釜压力，一级水合物 解析分离解析系统和三级水合物合成釜的压力大于二级水合物合成釜压力，二级水合物合成 釜压力大于一级水合物合成釜压力。
所述一、二、三级水合物快速生成系统温度分别为274℃、277℃、280℃；所述水合物快 速生成系统的温度通过调节热交换器冷冻液的流量控制。
所述水溶液为含有0.1％～15％的水合物生成促进剂的水溶液；所述水合物生成促进剂选 自如下之一或其混合物：四氢呋喃、1，4-二氧六环或丙酮或季铵盐、锍鎓盐、鏻鎓盐、十 二烷基硫酸盐、十二烷基磺酸盐。
所述水溶液通过含促进剂水溶液补给系统间歇补给。
本发明水合物法混合气体连续分离装置包括进料预处理装置、水合物三级逆流串联连续 分离装置、数据采集与控制装置、分析装置、制冷装置，以及连接管道。
所述数据采集与控制装置包括温度、压力、流量测量装置，信号传输装置，压力、流量 控制装置以及计算机集中显示与控制装置；所述分析装置包括气相色谱仪及气体在线自动采 样与预处理装置；所述进料预处理装置包括原料气预处理、气体压缩机及预冷器。
所述水合物三级逆流串联分离装置包括一级水合物快速生成系统、一级水合物分离解析 系统、二级水合物快速生成系统、二级水合物分离解析系统、三级水合物快速生成系统、三 级水合物分离解析系统、含促进剂水溶液补给系统、CO2干燥系统、CO2储气系统、尾气放空 系统。所述含促进剂水溶液补给系统通过水溶液补给管道4分别连接至一、二、三级水合物快 速生成系统。所述CO2气体干燥系统经输气管7连接至CO2储气系统。
所述二级水合物快速生成系统通过烟道气进料管1连接至进料预处理装置，所述二级水合 物快速生成系统经二级水合物合成釜尾气出口管3连接至一级水合物快速生成系统，所述二级 水合物快速生成系统经二级水合物浆料溢流管12连接至二级水合物分离解析系统。所述二级 水合物分离解析系统经二级水合物解析气出口管10连接至三级水合物快速生成系统。
所述三级水合物快速生成系统经三级水合物合成釜尾气出口管11连接至烟道气进料管1， 所述三级水合物快速生成系统经三级水合物浆料溢流管9连接至三级水合物分离解析系统。所 述三级水合物分离解析系统经三级水合物解析气出口管8连接至CO2气体干燥系统，
所述一级水合物快速生成系统经一级水合物合成釜尾气放空管5与尾气放空系统相连，所 述一级水合物快速生成系统经一级水合物浆料溢流管6连接至一级水合物分离解析系统。所述 一级水合物分离解析系统经一级水合物解析气出口管2连接至烟道气进料管1。
所述的一、二、三级水合物快速生成系统均包括水合物合成釜、微气泡射流全混反应器、 循环泵、热交换器；所述的一、二、三级水合物分离解析系统均包括两台并行的水合物分离 解析器，两台分离解析器切换使用，一台用作分离器，另一台用作解析器。例如所述二级水 合物快速生成系统及二级水合物分离解析系统包括二级水合物合成釜27、微气泡射流全混反 应器21、热交换器14、循环泵13、二级水合物分离解析器23a、23b。
所述二级水合物合成釜27与微气泡射流全混反应器21通过法兰连接，所述二级水合物合 成釜27进料口与烟道气进料管1及通过烟道气进料管1与三级水合物合成釜尾气出口管11以及 一级水合物解析气出口管2相连，所述的二级水合物合成釜27经二级水合物合成釜尾气出口管 3连接至一级水合物快速生成系统。
所述烟道气进料管1上安装截止阀18a、调节阀17a和流量计16；所述的三级水合物合成釜 尾气出口管11、一级水合物解析气出口管2上安装截止阀和止回阀；所述的二级水合物合成釜 尾气出口管3上安装截止阀18b和调节阀17b。
所述微气泡射流全混反应器21通过微气泡射流全混反应器气体进口管19与二级水合物合 成釜27顶部相连，同时通过微气泡射流全混反应器液体进口管20与循环泵13出口相连；
所述微气泡射流全混反应器21可以安装在水合物合成釜顶部，通过气、液相管道与水合 物合成釜相连，也可以安装在水合物合成釜内部。
所述循环泵13通过管道与热交换器14出口相连。
所述热交换器14进口通过二级水合物合成釜液相循环管28及二级水合物解析液出口管26 分别与二级水合物合成釜27及二级水合物分离解析器相连；
所述的水合物合成釜及微气泡射流全混反应器通过微气泡射流全混反应器液体进口管、 循环泵、热交换器及水合物合成釜液相循环管组成水合物浆液循环回路。
所述热交换器14为列管式换热器或盘管式换热器，所述的热交换器14壳程分别与冷冻液 上水管29及冷冻液回水管15相连。
所述二级水合物分离解析器23通过水合物浆料溢流管连接至二级水合物合成釜27气液界 面，同时通过气相平衡管22连接至二级水合物合成釜27的气相区；
所述二级水合物分离解析器23可以是夹套式反应器，也可是内置盘管式反应器，夹套或 内置盘管与热水上水管25及热水回水管24相连；
所述二级水合物分离解析器23通过二级水合物解析气出口管10连接至三级水合物快速生 成系统。
本发明大大提高了提高被分离气体产品的浓度和回收率，提高了分离过程速率及效率。 尤其适用于烟道气中CO2及“绿色煤电”技术整体煤气化联合循环发电中CO2的水合物法连续 分离方法及装置，可实现烟道气及其它工业混合气体中CO2的水合物法连续分离，同时本发 明也可应用于石油、化工、冶金等其它领域多组分混合气体的分离。
附图说明
图1为本发明工艺模块图；
图2为本发明子模块B(水合物分离模块)工艺流程示意图；
图3为本发明二级水合物快速生成系统及分离解析系统装置图。
附图标记说明：1、烟道气进料管，2、一级水合物解析气出口管，3、二级水合物合成釜 尾气出口管，4、水溶液补给管道，5、一级水合物合成釜尾气放空管，6、一级水合物浆料溢 流管，7、输气管，8、三级水合物解析气出口管，9、三级水合物浆料溢流管，10、二级水合 物解析气出口管，11、三级水合物合成釜尾气出口管，12，二级水合物浆料溢流管，13、循 环泵，14、热交换器，15、冷冻液回水管，16、流量计，17a、17b、调节阀，18a、18b、截 止阀，19、微气泡射流反应器气体进口管，20、微气泡射流全混反应器液体进口管，21、微 气泡射流全混反应器，22、气相平衡管，23a、23b、二级水合物分离解析器，24、热水回水 管，25、热水上水管，26、二级水合物解析液出口管，27、二级水合物合成釜，28、二级水 合物合成釜液相循环管，29、冷冻液上水管。
具体实施方式
如图1、2、3所示，烟道气经水洗涤、干燥、压缩、预冷等预处理后，烟道气中的CO2 的摩尔浓度约为18％，压力约为2.0MPa，温度为4℃，预处理后的烟道气经烟道气进料管1、 进料调节阀18a、流量计16进入二级水合物合成釜27；含1.0％的促进剂十二烷基硫酸钠水 溶液通过水溶液补给系统及水溶液补给管道4加入到一、二、三级水合物合成釜中；二级水 合物合成釜27中的含促进剂水溶液经二级水合物合成釜液相循环管28至热交换器14冷却至 2℃，然后经循环泵13和微气泡射流全混反应器液体进口管20进入微气泡射流全混反应器 21；二级水合物合成釜27顶部气相区的烟道气经微气泡射流反应器气体进口管19进入微气 泡射流全混反应器21，在微气泡射流全混反应器21中气液充分接触发生水合反应，生成的 水合物浆料及未发生水合反应的气体，从二级水合物合成釜27顶部返回二级水合物合成釜 27，水合物生成热通过热交换器14去除，从而保持水合物合成釜中的温度恒定；通过在线自 动分析系统分析二级水合物合成釜27中气相组成，同时通过安装在二级水合物合成釜尾气出 口管2上的调节阀自动控制二级水合物合成釜27中的压力、烟道气在二级水合物快速生成系 统中的停留时间以及尾气连续排出量；二级水合物快速生成系统排出的未发生水合反应的尾 气经二级水合物合成釜尾气出口管3进入一级水合物快速生成系统继续发生水合反应，提高 烟道气中CO2的回收率；二级水合物合成釜27中的水合物浆料通过溢流管12自动溢流至二 级水合物分离解析器23a、23b，二级水合物分离解析器中的气体通过气相平衡管22返回二 级水合物合成釜27，从而实现气体与液、固体的分离，当二级水合物分离解析器充满水合物 浆料后，通过计算自动控制系统实现两台二级水合物分离解析器之间的切换；向充满水合物 浆料的二级水合物分离解析器的夹套通入热水，升温至15℃，水合物分解产生的富含CO2的 气体经二级水合物解析气出口管10进入三级水合物快速生成系统继续发生水合反应，提高产 品中CO2气体的浓度，解析出的水溶液经二级水合物解析液出口管26、热交换器14及循环 泵返回二级水合物合成釜27循环利用。
在一级水合物快速生成系统未发生水合反应的气体通过一级水合物合成釜尾气放空管及 尾气放空系统稳压连续放空；一级水合物分离解析器解析出的富含CO2的气体作为原料气经 一级水合物解析气出口管2进入二级水合物合成釜27继续反应。
在一级水合物快速生成系统未发生水合反应的气体经三级水合物合成釜尾气出口管11 返回二级水合物合成釜27继续反应；三级水合物分离解析器解析出的高浓度CO2气体经三级 水合物解析气出口管8进入CO2气体干燥系统，干燥后的CO2气体经输气管输送至CO2气体 储气系统。
通过上述三级逆流串联水合物分离系统，烟道气中CO2的回收率可达98％以上，产品CO2 的浓度可达99％以上，分离速率大大提高。
采用上述同样的工艺流程，水合物生成促进剂可以换用选自如下之一或其混合物：四氢 呋喃、1，4-二氧六环或丙酮或季铵盐、锍鎓盐、鏻鎓盐、十二烷基硫酸盐、十二烷基磺酸 盐，含促进剂水溶液的含量在0.1％-15％之间变化，均可以取得良好的CO2的回收率。
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