[实用新型]一种制备气水合物的装置

说明书

一种制备气水合物的装置，属于气体储运领域。反应器采用内螺旋槽结构，该结构产生的平面二次流离心力促进传热、传质；反应器壳程采用降膜式换热构件；气体通过压缩机增压后，进入反应器，与低温、高压反应液充分接触并进行水合反应，生成水合物浆料；反应器设有内循环器，用于调节反应停留时间和水合物形貌，实现多相分离；水合物浆料经内循环器后进入中间储罐进行气－浆料分离，再进入分离机进行液‑固分离，分离出的液体和气体进行回收，分离出的产品输送至冷库保存；反应放出的热量由制冷单元移除。通过该装置，可以便捷、高效、稳定地生成天然气水合物、煤层气水合物、沼气水合物、垃圾填埋气水合物。

技术领域

本实用新型涉及一种具有内生力场的反应器制备气水合物的装置，属于气体储运领域，用于高效、稳定地制备气水合物，主要包括天然气水合物、煤层气水合物、沼气水合物、垃圾填埋气水合物，从而提高天然气、煤层气、沼气、垃圾填埋气等气体的综合利用效果。

背景技术

能源是国民经济发展的物质基础，是社会经济发展过程中的“血液”。能源和社会经济发展之间有着密切的联系，在我国发展速度日益加快的情况下，能源缺口已成为制约发展的重要因素，近年来，我国社会能源需求量与日俱增，已成为世界第二大能源消耗国。虽然我国拥有较丰富的化石能源和可再生能源，但是这些能源的供应仍满足不了大量需求。同时，我国也面临着能源浪费严重的局面，能源利用效率低，且产业结构不合理。我国的煤炭资源可以在较长时期内维持自给自足的状态，但是石油和天然气大多需要进口，才能满足当前和长远的需求。我国国情制约着能源结构，未来我国能源的发展将面临巨大挑战。

天然气(包括煤层气、页岩气等)是重要的化工原料和清洁能源。在我国目前的能源结构中，天然气约占能源总量的4％，而国外的比例达到20％。中国主要受到“煤改气”政策推动，天然气消费持续快速增长。数据显示，2018年中国天然气消费量为2766亿立方米，年增量超过390亿立方米，增幅达16.6％，占一次能源总消费量比重近 8％。预计2019年国内天然气消费量将超过3000亿立方米，同比增 11.3％。

我国常规天然气储量不足，而煤层气是除常规天然气以外，资源量最大、最为现实的洁净能源，是我国常规天然气最重要的补充，是常规天然气最现实的战略接替能源。煤层气的开发不仅能减少煤矿瓦斯事故，而且减少了甲烷空排造成的温室效应，同时可以弥补能源短缺，优化我国能源结构。

随着化石能源的日益枯竭和能源消费需求量的不断增加，低碳清洁的生物天然气(沼气)已成为能源与环境领域研究的热点。生物天然气是有机废弃物原料经厌氧发酵和净化提纯产生的绿色可再生、非常规天然气。我国作物秸秆、农产品加工剩余物、能源作物等农业剩余物资源丰富，是生产生物天然气的重要原料。生物天然气产业发展已被纳入我国能源发展战略，国家能源局规划到2020年，我国生物天然气年产量超过20亿立方米；到2025年生物天然气年产量规模超过150亿立方米，形成可再生燃气新兴产业；到2030年，生物天然气年产量超过300亿立方米，规模位居世界前列。生物天然气产业迎来了广阔的市场发展机遇。

城市生活垃圾产生量每年以8％～10％速率增加，预计2020年产生量将达2.2×10⁸t/a。近年来，在中小城市、县级城市及乡镇等地区中小型规模垃圾填埋场大幅增加，据统计，2013年共有1549座，日处理量达421776t，而在垃圾填埋过程中，微生物的厌氧消化产生垃圾填埋气(LFG)，年产生量约为1.32×10¹⁰m³。垃圾填埋气是有机废物在厌氧微生物作用下降解产生的混合气体，主要组分是CH₄和 CO₂，约占总体积的90％～99％，还包括N₂、H₂S、甲苯等微量气体和有害气体，随着CJJ 133—2009《生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术规范》的实施，垃圾填埋气的收集利用已成为常态。

天然气(包括煤层气、页岩气等)以及生物沼气、垃圾填埋气利用途径多种多样，但是，这些气体的利用，依然存在一些问题，主要有：