[发明专利]一种水合物快速合成装置及方法

权利要求书

1.一种水合物快速合成装置，其特征在于：包括进液管(3)、进气管(7)、吹扫管(8)、水合反应器(9)、保温夹套(10)、冷剂管(11)、冷能供应系统(12)、水合物浆液外排管(13)、冷气收集管(14)；

所述的水合反应器(9)设有保温夹套(10)，通过进液管(3)、进气管(7)、吹扫管(8)、冷剂管(11)分别与储液罐(1)、储气罐(5)、氮气瓶(6)、冷能供应系统(12)连接，通过水合物浆液外排管(13)、冷气收集管(14)与水合物浆液外输处理单元连接；

所述的水合反应器(9)包括水合反应壳体(16)、压力传感器(17)、温度传感器(18)、旋转轮(19)、旋转壳体(20)、进液口(21)、第一排液喷头(22)、第二排液喷头(23)、第三排液喷头(24)、旋转杆(25)、弹簧(26)、连接座(27)、第一承压板(28)、第二承压板(29)、圆台挡块(30)、第一搅动件(31)、第二搅动件(32)、第三搅动件(33)、第四搅动件(34)、搅动伞(35)、排气喷头(36)；

所述的水合反应壳体(16)顶部设有压力传感器(17)、温度传感器(18)，底部设有排气喷头(36)，所述的旋转轮(19)安装在旋转壳体(20)内，所述的旋转壳体(20)设有进液口(21)、第一排液喷头(22)、第二排液喷头(23)、第三排液喷头(24)，所述的旋转杆(25)上设有圆台挡块(30)、搅动伞(35)、连接座(27)，所述的连接座(27)与弹簧(26)连接，所述连接座(27)的左边设第一承压板(28)，连接座(27)的右边设第二承压板(29)，所述的第一承压板(28)下设有第一搅动件(31)、第二搅动件(32)，所述的第二承压板(29)下设有第三搅动件(33)、第四搅动件(34)；

排气单元包括搅动伞(35)、排气喷头(36)，所述的排气喷头(36)安装在搅动伞(35)下方；

所述水合物快速合成装置的合成方法包括以下步骤：

S1、初始准备

打开吹扫管(8)阀门，使用氮气瓶(6)对水合反应器(9)进行吹扫，排除内部空气，吹扫完毕后关闭吹扫管(8)阀门，然后打开冷剂管(11)阀门，冷剂在冷剂管(11)中流动，为水合反应器(9)提供冷量；

S2、水合物合成

打开进气管(7)阀门，储气罐(5)内的天然气进入水合反应器(9)，当水合反应器(9)压力达到设定值时，打开进液管(3)阀门，储液罐(1)内的水经输水泵(2)增压后进入水合反应器(9)进行水合反应，采用周向、轴向自旋转搅动法进行无规律搅动，加速天然气水合物合成；

S3、水合物浆液排出

水位高度超过水合物浆液出口，水合物浆液经水合物浆液外排管(13)进入水合物浆液外输处理单元(15)，水合物浆液外输处理单元(15)的气体经冷气收集管(14)回到水合反应器(9)，液体经回液管(4)进入储液罐(1)；

所述步骤S2中周向、轴向自旋转搅动法包括以下步骤：

K1、在周向自旋转系统中，高压水推动旋转壳体(20)内的旋转轮(19)转动，旋转轮(19)带动旋转杆(25)转动，第一承压板(28)、第二承压板(29)、第一搅动件(31)、第二搅动件(32)、第三搅动件(33)、第四搅动件(34)发生转动，搅动单元在水合反应体系进行周向搅动；

K2、在轴向自旋转系统中，高压水在第一排液喷头(22)、第二排液喷头(23)、第三排液喷头(24)的中心处呈水柱喷射流出，喷头四周呈雾状喷射流出，第一承压板(28)、第二承压板(29)在水流冲击下带动第一搅动件(31)、第二搅动件(32)、第三搅动件(33)、第四搅动件(34)向下运动，同时弹簧拉力作用下向上运动，搅动单元在水合反应体系进行轴向搅动。

2.根据权利要求1所述的水合物快速合成装置，其特征在于：所述的进液口(21)与第一排液喷头(22)、第二排液喷头(23)、第三排液喷头(24)的夹角分别为45°、90°、135°。

3.根据权利要求1所述的水合物快速合成装置，其特征在于：所述的第一排液喷头(22)、第二排液喷头(23)、第三排液喷头(24)喷嘴形状相同，喷嘴中心分布7个直径为10～20mm小孔，周围分布若干直径为0.5～1mm的孔眼。