[发明专利]一种强化气体水合物生成的装置和方法

说明书

本发明公开了一种强化气体水合物生成的装置和方法，所述装置包括外壳和进气管，所述外壳的一端设有进料口，所述外壳的另一端设有出料口，所述外壳的内部沿流动方向依次设有渐窄部、第一流速加强部、气液混合区、第二流速加强部和渐宽部，所述进气管的出气端设于所述气液混合区内。本发明的装置结构简单，加工及组装难度低，其可连续生成水合物，还可显著加强气液两相的对冲效果，从而强化水合物生成，并使生成的水合物始终处于高速流动状态，防止水合物粘壁和积聚，从而防止装置堵塞，具有工业化应用价值。

技术领域

本发明涉及气体水合物生成和气体分离技术领域，尤其涉及一种强化气体水合物生成的装置和方法。

背景技术

当前传统的气体分离技术主要有化学吸收、物理吸附、深冷分离和膜分离等。在工业化应用中，每种气体分离技术都有自己的优点和缺点。例如,化学吸收法只能适用于特定的气体种类，能量消耗和投资都很大，且化学试剂溶液对设备有腐蚀，影响设备寿命；物理吸附法主要用于分压条件高的气体，适用范围窄，且分离效率低，气体回收率不高；深冷分离法能够得到纯度非常高的产品，但是设备投资和能耗都很高；膜分离法对原料气洁净度要求高，而且膜容易受到部分物质的破坏，需要进行原料气预处理，一旦膜有损坏就需要及时修复和处理，甚至需要经常更换。气体水合物分离技术是新近开发的气体分离技术，该技术流程简单，且由于过程中工作液一直在装置内循环流动，不会对外排出废液，对环境友好，是一种新型环保气体分离技术，在多年的研究基础上，现已经取得一定进展。

气体水合物是一种以水分子为主体，客体气体小分子如甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳和硫化氢等形成的非计量性类冰状晶体混合物，是在低温高压条件下，水分子之间通过氢键相连，形成一系列大小不同，结构不同的笼状多面体孔穴主体，然后客体气体小分子进入到这些孔穴中并稳定存在，一旦压力温度条件改变，主体的笼状多面体孔穴就会解散，客体的气体小分子也会随之解析出来。由于不同气体分子形成气体水合物的相平衡条件不同，所以在相同条件下，水合物对气体分子具有选择性，同等条件下更易生成水合物的气体分子更优先进入形成气体水合物，所以混合气体生成水合物后，水合物相和平衡气相中气体组成会发生变化，水合物相富集更多易生成水合物的气体，而平衡气中则富集更多难生成水合物的气体，从而实现了利用水合物法分离混合气的目的。

当前气体水合物分离技术还处于实验室研究阶段，大部分科研工作者主要研究气体水合物的生成热力学、动力学等方面。关于水合物的工业化应用研究较少，本发明主要针对水合物的生成强化，提出一种具有工业化应用价值的水合物生成强化设备及方法。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种强化气体水合物生成的装置和方法。本发明的装置能连续生成水合物，并能强化水合物生成，不会发生堵塞，适合工业化应用。

为实现其目的，本发明采取的技术方案如下：

一种强化气体水合物生成的装置，其包括外壳和进气管，所述外壳的一端设有进料口，所述外壳的另一端设有出料口，所述外壳的内部沿流动方向依次设有渐窄部、第一流速加强部、气液混合区、第二流速加强部和渐宽部，所述进气管的出气端设于所述气液混合区内。

进一步地，所述外壳为耐高压外壳，其内部为长方体空腔。

进一步地，所述渐窄部为在流动方向上渐窄，所述渐宽部为在流动方向上渐宽。

进一步地，所述外壳的内部设有第一导流结构体，所述第一导流结构体的外凸曲面与所述外壳的内壁形成所述渐窄部和所述第一流速加强部。

进一步地，所述外壳的内部设有第二导流结构体，所述第二导流结构体的水平顶面与所述外壳的内壁形成所述第二流速加强部，所述第二导流结构体的直斜面与所述外壳的内壁形成所述渐宽部。

进一步地，所述外壳的内部还设有第一回旋涡流部和第二回旋涡流部。