非常规天然气（煤层气，页岩气等）由于储量丰富、清洁高效引起了全世界的广泛关注。采用超临界CO2开采非常规天然气不仅可以提高气体回收率，还可以实现CO2地下封存，是一种有良好应用前景的新技术。但是，CO2会在开采过程中逸出，导致开采的回收气为CH4+CO2混合气体，因此在应用回收气之前必须分离其中的CO2。气体水合物法捕集与分离CO2具有CO2选择性高、易于操作、环境友好、能耗低等优点，如何缓解水合物相平衡条件并提高水合物生成速率、气体消耗量和分离效率是该方法急需解决的技术难题。针对该技术难题，本文采用季铵盐缓和水合物生成条件，系统研究了不同季铵盐溶液中CO2以及CH4+CO2混合气体水合物形成与分解特性。本文的主要研究内容和结论如下：
　　①采用高压DSC测定了CO2在2.57mol%TBAB（四丁基溴化铵）和2.57mol%TBPB（四丁基溴化磷）溶液中生成水合物的相平衡温度，实验结果表明TBAB和TBPB都能极大地改善CO2形成水合物的相平衡条件。基于获得的相平衡数据，研究了不同过冷度（ΔT=6K、9K、12K）条件下CO2在2.57mol%TBAB、TBPB和TBAB+TBPB溶液中生成水合物的动力学特性，研究发现：向TBAB溶液中添加TBPB可以促进水合物成核，这种促进效果在低过冷度（ΔT=6K）时更加显著；过冷度越大，水合物生长速率越快，但气体消耗量越低。在相同过冷度条件下，TBAB+TBPB溶液的气体消耗量高于TBAB和TBPB溶液；增大气液比可以提高气体消耗量，但是气体消耗量随着反应釜容积增加而减小。由此可见，使用TBAB+TBPB混合添加剂可以有效提高CO2半笼型水合物生成动力学。
　　②在相同的初始压力（2.8MPa）条件下研究了不同浓度TBAB（0.29mol%、0.62mol%、1.38mol%、2.57mol%）对CH4+CO2混合气体生成水合物的诱导时间、气体消耗量、CO2回收率和分离因子等参数的影响，研究了过冷度（ΔT=6K、9K、12K）和SDS（十二烷基硫酸钠）浓度（300ppm、500ppm、1000ppm）对2.57mol%TBAB体系中水合物生成特性以及CH4+CO2混合气体分离特性的作用规律。研究发现：2.57mol%TBAB的水合物相平衡温度最高、成核速率最快、CO2分离效果最好，但是气体消耗量最低；尽管增大过冷度可以提高CH4+CO2水合物的生成速率，但是气体消耗量和CO2选择性明显降低，在低过冷度（?T=6K）时CH4+CO2分离效果更好；SDS可以促进2.57mol%TBAB体系的水合物成核和生长、提高气体消耗量，但是SDS会使CO2分离因子降低，且SDS浓度越大，CO2分离因子越小。通过实验获得的最优条件为：TBAB溶液浓度为2.57mol%，过冷度为6K。
　　③将本文获得的实验结果与文献报道的不同体系（THF（四氢呋喃）、THF/SDS和TBPB）实验结果进行了对比研究，研究结果表明2.57mol%TBAB体系的操作温度（284.8K）和CO2分离因子（36.5）都高于其他体系，但气体消耗量却低于其他体系。由此可见，TBAB是一种有良好应用前景的化学添加剂，对于降低系统能耗和提高CO2分离因子都有显著的促进作用，但是在气体消耗量方面还有一定的提升空间。