温室气体控制是21世纪能源、环境、化工等科学研究的一个重要方向，对电厂中C02进行分离捕集具有重要的研究价值和现实意义。本文分别从热力学、动力学、分离效率、工艺流程、能耗分析等五个方面对水合物法分离捕集IGCC燃气( C02/H2)中C02和H2的技术进行了研究。取得了如下研究成果：　　 (1)热力学研究。通过相平衡实验对C02/I-12/H20水合物体系的促进剂进行筛选，发现四丁基溴化胺(TBAB)能使C02/H2/H20水合物生成压力降低90％以上；通过测试39.2 mol%、18.2 mol% C02以及不同TBAB浓度下的C02/H2/H20/TBAB水合物相平衡条件，发现C02/H2/H20/TBAB水合物平衡压力随实验温度的增加而增加，随体系TBAB浓度的增加而降低，随C02组分浓度的降低而增加。基于以上实验数据，利用Clausius-Clapeyron方程计算了C02/H2/H20/TBAB水合物分解热，发现C02/H2/I-120/TBAB水合物的分解热高于C02/H2/H20水合物的分解热。　　 (2)动力学研究。通过在不同条件下的C02/H2/H20/TBAB水合物生成动力学实验，发现TBAB不仅能缩短生成过程的诱导时间和加速水合物生成速率，还能促进C02进入水合物相。但TBAB浓度高于0.29 mol%时会使水合物在气液界面迅速结块而阻碍反应进一步进行；驱动压力的增加会缩短诱导时间、增加气体消耗量和气体消耗速率；另外，驱动压力一定时，实验温度对水合物生成过程没有明显影响；同时通过C02/H2/H20/TBAB水合物分解实验表明，温度能促进水合物分解速率，但当温度高于288.15 K时，温度对分解速率的促进作用不再明显。　　 (3)分离效率研究。通过在不同实验条件下的分离实验，发现水合物过程的分离效率随添加剂浓度或驱动压力的增加而增加，但当添加剂浓度高于0.29mol%或驱动压力高于2.50 MPa时，由于水合物在气液界面迅速结块，分离效率反而随添加剂浓度或驱动压力的增加而降低；气/液相体积比和反应时间也可以促进水合物过程的分离效率，但随时间的进行，由于C02/H2的消耗比率的降低分离效果反而不好。另外，在驱动压力一定时，温度对分离效率没有明显影响。在0.29 mol% TBAB作用下，一步水合物过程可以获得81.57 mol% H2的富H2气体和96.85 mol%的富C02气体，C02的分离效率和分离因子分别达到67.16和136.08。　　 (4)分离工艺研究。实验模拟了三级水合物对燃气的分离过程。结果表明：39.2 mol%、18.5 mol%、10.4 mol%的C02/H2混合气在一步水合物过程后，水合物相C02组分分别可达96.85 mol%、65.4 mol%、48.5 mol%，而剩余气相H2组分分别可达81.57 mol%、89.6 mol%、94.1 mol%，其中三级水合物过程对C02的分离效率分别为67%、58%、42%。基于水合物分离研究结果，提出了三级水合物法和一步水合物+膜法分离燃气中C02和H2的工艺流程，三级水合物过程对C02和H2总的分离效率分别为93.7%和98.1%，而一步水合物法结合膜法对C02和H2总的分离效率分别为93.7%和98.1%分别为98.41%和94.18%;并且水合物分离条件随水合物级数的增加而愈发苛刻，流程越来越复杂，设备与运行成本也越来越高。因此，一步水合物+膜法工艺相对更适合燃气中的C02和HE分离。　　 (5)对水合物法分离工艺进行了能耗核算。以分离捕集493.8 MW的IGCC改造电厂中的C02和H2为例，对分离过程中的各个功能模块进行了物料、能耗评估。评估结果表明，水合物法C02的捕集能耗为53909.39 kW;但能耗主要来自水合物生成、分解阶段的制冷和加热，这两部分能耗占到总能耗的89%。但以一个压缩制冷循环对水合物生成/分解过程的冷/热进行综合利用，总的能耗可降低近25%。