[发明专利]旋流式水合物生成装置在审
申请号: | 201810115030.5 | 申请日: | 2018-02-06 |
公开(公告)号: | CN108579653A | 公开(公告)日: | 2018-09-28 |
发明(设计)人: | 周诗岽;孙婷婷;赵永利;李聪;姬浩洋;王树立;吕晓方 | 申请(专利权)人: | 常州大学 |
主分类号: | B01J19/24 | 分类号: | B01J19/24;B01J4/00 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 213000 *** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 旋流腔 水合物生成 旋流式反应器 三相分离器 制冷装置 进液口 内壳体 球形腔 外壳体 旋流式 进气口 水合物 表面活性剂 传热 空间形成 冷水循环 水合物浆 压缩气体 活性剂 气旋流 溢流管 侧壁 储罐 传质 内壳 喷入 旋流 能耗 体内 | ||
本发明涉及一种旋流式水合物生成装置,具有制冷装置、三相分离器和旋流式反应器,所述的旋流式反应器包括内壳体和外壳体,外壳体与内壳体之间的空间形成冷水循环腔,所述内壳体内具有形成水气旋流效应的旋流腔和生成静态水合物的球形腔,旋流腔上部连接有将形成的水合物浆体流入三相分离器的溢流管,旋流腔侧壁上连接有进液口,制冷装置通向进液口的管路上连接有喷入表面活性剂的活性剂储罐,旋流腔和球形腔上分别设有通入压缩气体的进气口。本发明采用旋流技术,极大地促进了水合物生成过程中的传质、传热,降低了能耗,减少了成本。
技术领域
本发明涉及气体水合物技术领域,尤其是一种旋流式水合物生成装置。
背景技术
气体水合物是水与甲烷、乙烷、CO2及H2S等小分子气体在一定的压力和温度下形成的非化学计量性笼状晶体物质。目前,开发出了诸如水合物储运技术、水合物气体分离技术、水合物蓄冷技术、水合物海水淡化技术等应用技术,这些技术在各自相关的领域都具有较好的发展前景,但其应用首先需要解决的问题便是如何快速高效的生成水合物。
气体水合物的生成是一个伴随着物质的转移与能量变化的过程,实质上是一个由传热和传质控制的过程,因此,强化水合物的生成过程也主要从传热、传质两个方向进行。传统的搅拌、喷淋、鼓泡等机械强化手段主要是为了增强气液扰动,强化气液间的传质过程。文章“CO2水合物生成的影响因素研究[J].贵州大学学报(自然科学版),2015,02:42-46.”研究发现随着搅拌速率的增大,CO2水合物的平均生长速率从0.283mmoL/min增大到1.132mmoL/min,且搅拌速率为800rpm时实验条件下的水合物的诱导期最短。但这种方法的能耗大,不利于工业化应用。采用外场的方式,诸如磁场、电场、超声波等促进水合物的生成,也是一个研究的方向。中国专利《用超声波生产水合物及水合物浆的装置与方法》(公开号:CN1788838)涉及一种用超声波生产水合物及水合物浆的装置与方法,此装置设计了一个适合于能够在高压下生产水合物及水合物浆的超声波反应器。但是采用超声波促进水合物反应的能耗大,安装费用高,并且生产的稳定性差。因此,急需设计出一套能耗低、可连续生成、面向工业化的水合物生成装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:为了克服现有技术中之不足,本发明提供一种低能耗、连续、稳定的旋流式水合物生成装置,解决现有水合物生成速率慢、效率低、无法连续生成等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种旋流式水合物生成装置,具有制冷装置、三相分离器和旋流式反应器,所述的旋流式反应器包括内壳体和外壳体,外壳体与内壳体之间的空间形成冷水循环腔,所述内壳体内具有形成水气旋流效应的旋流腔和生成静态水合物的球形腔,旋流腔上部连接有将形成的水合物浆体流入三相分离器的溢流管,旋流腔侧壁上连接有进液口,制冷装置通向进液口的管路上连接有喷入表面活性剂的活性剂储罐,旋流腔和球形腔上分别设有通入压缩气体的进气口。采用旋流技术极大的促进了水合物生成过程中的传质、传热,降低了能耗,减少了成本。
为充分提供旋流腔和球形腔所需的压缩气体,位于通向旋流腔和球形腔上进气口的管路上设有通入外部气体的缓冲罐、压缩机和冷凝器,缓冲罐输出端与压缩机输入端相连,压缩机的输出端连接冷凝器的输入端,冷凝器的输出端通过自动调压阀分别连接旋流腔的进气口与球形腔的进气口。
为实现作业循环流动连续性,所述的三相分离器的液相端与旋流式反应器的进液口相连,三相分离器的固相端通向储存库,三相分离器的气相端与缓冲罐的一端相连。
为实现冷水循环腔内冷水的循环流动,所述的冷水循环腔上端设有冷水进口、下端设有冷水出口,冷水进口与冷水出口之间的外部管路上设有管式水冷器和实现冷水在冷水循环腔内循环流动的水泵。
进一步地,所述的冷水循环腔包括自上而下连通的外圆筒腔、外圆锥腔和正方形水腔,所述的冷水进口位于外圆筒腔上部的阀盖上,所述的冷水出口位于正方形水腔底部。
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