[发明专利]一种天然气水合物静态强化快速连续生成装置及方法

权利要求书

1.一种天然气水合物静态强化快速连续生成装置，其特征在于，包括料液箱入口阀（1）、料液箱（2）、料液箱出口阀（3）、天然气缓冲罐入口阀（4）、天然气缓冲罐（5）、第一压缩机（6）、第一压缩机出口调压阀（7）、压力控制系统（8）、反应釜（9）、温度控制系统（10）、制冷系统（11）、第一三通阀（12）、第一天然气水合物储罐（13）、第二天然气水合物储罐（14）、第二压缩机（15）、第二压缩机出口调压阀（16）和第二三通阀（17）；

所述料液箱入口阀（1）依次连接料液箱（2）、料液箱出口阀（3）、反应釜（9），所述反应釜（9）还连接有制冷系统（11）与温度控制系统（10）；

所述天然气缓冲罐入口阀（4）连接天然气缓冲罐（5），所述天然气缓冲罐（5）与第一压缩机（6）、第一压缩机出口调压阀（7）依次连接，所述第一压缩机出口调压阀（7）分别与压力控制系统（8）、反应釜（9）连接，所述反应釜（9）底部连接有第一三通阀（12），所述第一三通阀（12）分别与第一天然气水合物储罐（13）、第二天然气水合物储罐（14）连接；

所述天然气缓冲罐（5）还连接有第二压缩机（15），所述第二压缩机（15）与第二压缩机出口调压阀（16）、第二三通阀（17）依次连接，所述第二三通阀（17）分别与第一天然气水合物储罐（13）、第二天然气水合物储罐（14）连接，所述压力控制系统（8）连接第二压缩机出口调压阀（16）；

所述反应釜内有个刮片（91）、液体均匀分布器（92）、进液口（94）、进气口（95）以及水合物浆出口（96），反应釜外有多个制冷半导体（93），所述刮片（91）位于反应釜内部，与反应釜内壁贴合，所述进液口（94）位于反应釜顶部，所述液体均匀分布器（92）位于反应釜上部，进液口下方，所述进气口（95）位于反应釜下方，所述水合物浆出口（96）位于反应釜底部，所述制冷半导体（93）环绕在反应釜外侧。

2.根据权利要求1中所述天然气水合物静态强化快速连续生成装置，其特征在于，所述刮片在反应釜内刮动方式包括：天然气推动、电机皮带传动或电机螺杆带动；所述刮片的个数为一个以上。

3.根据权利要求1中所述天然气水合物静态强化快速连续生成装置，其特征在于，所述反应釜（9）为立式圆筒型，其高径比为1：4~10，所述制冷系统（11）为环绕在反应釜（9）外侧的多个制冷半导体（93）与埋在釜壁中的多个温度监测器，在温度控制系统的作用下，沿反应釜轴向温度呈梯度分布，由上至下，依次降低，温度范围为：271K~261K。

4.根据权利要求1中所述天然气水合物静态强化快速连续生成装置，其特征在于，所述温度监测器检测反应釜（9）内壁温度，反馈给温度控制系统（10），并对制冷半导体（93）进行控制调节；所述压力控制系统（8）检测反应釜（9）与第一天然气水合物储罐（13）或第二天然气水合物储罐（14）内压力，并控制第一压缩机出口调压阀（7）与第二压缩机出口调压阀（16）。

5.根据权利要求1中所述天然气水合物静态强化快速连续生成装置，其特征在于，所述第一三通阀（12）与第二三通阀（17）均为可切换管路连接，当第一天然气水合物储罐（13）装满后，可切换管路使反应釜（9）以及第二压缩机（15）分别与第二天然气水合物储罐（14）连接，在第一天然气水合物储罐（13）拆卸更换时，接入第二天然气水合物储罐（14），确保连续生产，后续的生产过程同上。

6.根据权利要求1中所述的一种天然气水合物静态强化快速连续生成装置，其特征在于，所述温度控制系统（10）中温度监测器包括Pt100热电阻、K型热电阻或T型热电阻，所述压力控制系统检测压力是通过压力传感器实现的。

7.利用权利要求1所述装置进行天然气水合物静态强化快速连续生成方法，其特征在于，将水合物生成促进剂与水配成水溶液，进入反应釜中沿反应釜内壁呈膜状流下，在流动的过程中梯度降温，从反应釜底部通入2~8MPa的天然气，与液膜逆流接触，从而形成水合物膜，在反应釜内刮片的作用下，脱离反应釜内壁，与溶液形成水合物浆流入水合物储罐中；

包括如下步骤：

（1）进料：启动制冷系统，通过环绕在反应釜外侧的多个制冷半导体，对反应釜进行梯度降温，接着启动第一压缩机与第二压缩机，对天然气缓冲罐中的天然气加压并从反应釜底部进气，对第一天然气水合物储罐进气，设置天然气水合物储罐内压力与反应釜压力相同，启动进液泵，料液箱中的溶液从反应釜顶部进液，其经液体均匀分布器的作用，沿反应釜内壁呈膜状均匀流动；

（2）反应：保持反应釜内绝对压力为2~8MPa，温度梯度为271K~261K，天然气与水作用生成天然气水合物薄膜，在釜内刮片的作用下，实现水合物薄膜与壁面分离，与未反应的溶液形成水合物浆，进入水合物储罐；

（3）分离：待第一天然气水合物储罐装满时，切换第一三通阀与第二三通阀，使第二天然气水合物储罐与反应釜以及第二压缩机连通，拆卸更换第一天然气水合物储罐；待第二天然气水合物储罐装满时，再一次切换第一三通阀与第二三通阀，使更换后的第一天然气水合物储罐与反应釜以及第二压缩机连通，后续的生产过程同上；

所述水合物生成促进剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、亮氨酸、四丁基溴化铵、四丁基氟化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化膦、甲基叔丁基醚、甲基环乙烷、环戊烷、Tween-80、十二烷基三甲基氯化铵、叔丁醇、离子液体中的一种以上；

液体由反应釜顶部进入后，经液体均匀分布器，沿反应釜内壁膜状流动，与从反应釜下方进入的天然气反应生成水合物，刮片将附着在反应釜内壁的水合物刮下，与未反应的液体形成水合物浆，经由反应釜底部的管道进入天然气水合物储罐。