[发明专利]一种高压有机玻璃反应釜及其设计方法

说明书

本发明提供了一种高压有机玻璃反应釜，包括筒体、通过螺纹连接在所述筒体上下两端的端盖，所述筒体为有机玻璃筒体，所述端盖为不锈钢端盖，还提供了一种高压有机玻璃反应釜的设计方法，该方法根据实验的需求，确定反应釜的设计参数，再分别对筒体、端盖进行设计和分析计算，主要包括各设计参数、结构设计及强度校核计算，最后利用有限元软件对设计参数进行验证。本发明提供的这种高压有机玻璃反应釜，可用于天然气水合物合成与分解实验研究，为天然气水合物的合成与分解提供一种可视化实验装置。

技术领域

本发明涉及一种用于天然气水合物合成与分解的实验装置，具体为一种高压有机玻璃反应釜及其设计方法。

背景技术

天然气水合物被公认为21世纪的重要后续能源，主要分布在海洋和冻土带，是一种洁净能源，是自然界中天然气存在的一种特殊形式，分布范围广、规模大、能量密度高、可燃烧。由于天然气水合物主要存在于海洋和冻土带，在开发和利用天然气水合物资源的过程中，海底的低温高压条件很适合水合物生成，出现水合物堵塞管道的问题，严重影响水合物的开发，甚至造成严重的事故。因此，研究天然气水合物的合成对开发和利用天然气水合物资源中的天然气有重要的意义。

天然气水合物合成与分解的实验研究，常采用不锈钢反应釜，不锈钢材料能承受水合物合成的介质条件和温压条件，但不能观察到水合物合成与分解的状态变化，不能实现实验的可视化。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种高压有机玻璃反应釜及其设计方法，可实现天然气水合物合成与分解过程的可视化研究，掌握水合物合成与分解的状态变化。

本发明采用技术方案如下：

本发明提供了一种高压有机玻璃反应釜，包括筒体、通过螺纹连接在所述筒体上下两端的端盖，所述筒体为有机玻璃筒体，所述端盖包括一体设置的圆形平盖及平盖封头，所述端盖为不锈钢端盖，所述筒体与所述端盖连接处螺纹的高度均设置为30mm。

进一步，所述筒体的内直径为60mm、高度为107mm，筒体中部无螺纹部分壁厚为7.9mm，筒体端部加螺纹部分壁厚为9mm。

进一步，所述端盖包括一体设置的圆形平盖及平盖封头，所述圆形平盖的厚取为12mm，所述平盖封头厚度为3mm。

进一步，所述螺纹包括外螺纹和内螺纹，所述螺纹的外直径为78mm、中直径为76.7mm、内直径为75.8mm、螺距为2mm、工作高度为1.1mm，所述外螺纹牙底宽度为1.5mm、牙顶宽度为0.25mm，所述内螺纹牙底宽度为1.75mm、牙顶宽度为0.5mm，螺纹圈数为15圈，有效旋合圈数为13圈。

本发明还提供了一种高压有机玻璃反应釜的设计方法，该方法根据实验的需求，确定反应釜的设计参数，再分别对筒体、端盖及筒体与端盖的螺纹连接进行设计和分析计算，主要包括各设计参数、结构设计及强度校核计算。

进一步，反应釜的设计参数如下：

设计容积：300mL；

高径比：1～2；

设计温度：-5～50℃；

设计压力：12MPa；

工作压力：10MPa；

工作温度：0～30℃；

工作介质：去离子水、天然气；

主体材质：304不锈钢、PMMA。

进一步，这种高压有机玻璃反应釜的设计方法，具体包括以下步骤：

步骤1，确定反应釜筒体内径和高度

根据高径比和容积，选取一初始内径D_i，根据得到高度H。