[发明专利]磁场作用下基于相变型微纳米流体的水合物快速生成装置

说明书

本发明涉及一种磁场作用下基于相变型微纳米流体的水合物快速生成装置，包括电动旋转台、一字滑台、夹持器、磁钢、高压反应釜、恒温箱和空气压缩机，一字滑台转动连接在电动旋转台上，若干个夹持器间隔滑动连接在一字滑台上，磁钢固连在夹持器上，高压反应釜放置在夹持器之间，高压反应釜内注有含相变型微纳米流体的目标溶液；电动旋转台、一字滑台、夹持器、磁钢和高压反应釜均放置在恒温箱内，空气压缩机放置在恒温箱外，空气压缩机与高压反应釜通过管道相连，本发明具有通过使用含有Ni‑Mn基相变型微纳米颗粒，结合旋转磁场的作用强化瓦斯水合分离传热传质过程的效果，提高水合物生成效果的优点。

技术领域

本发明涉及瓦斯分离与储运技术领域，尤其涉及一种磁场作用下基于相变型微纳米流体的水合物快速生成装置。

背景技术

目前加快煤矿瓦斯开发利用，对于保障煤矿安全生产、增加清洁能源供应、减少温室气体排放具有重要意义。瓦斯水合反应分离过程存在以下两个主要：

1、传热的制约：由于气体水合物的生成是放热过程，在成核过程中产生的热量会破坏晶核，从而导致晶体结构的生长减慢，在这一过程中传热是一个非常重要的现象。水合物导热能力低，水合物生成的热量不能及时被有效移除，造成瓦斯水合反应体系温度回升，进而极大削弱了瓦斯水合分离过程；

2、传质的制约：瓦斯气体与水无法充分地接触，多元多相体形成多个相界面，严重阻碍了体系中气相-液相间的传质，导致诱导时间长、水合物生成速率慢。上述问题造成瓦斯水合反应的诱导时间长、生成速度慢、驱动力大。

目前最多的机械强化方法是在反应釜内通过搅拌强化水合物生成，搅拌主要是强化了传质传热，液体随着叶片的旋转不仅增大了气液接触面积，加速了气体的溶解效率，还能够把水合物生成产生的热量及时的转移。进而缩短水合物的诱导时间，提高生成速率，增加储气量等。增加搅拌虽然可以增加气液接触面积，提高气体水合速率，保证流体的分散性。但水合反应仍停留在气液界面处,诱导时间缩短得不是很明显，且随着实验时间增长，釜内会略呈现轻微沉降与分层现象，虽能满足颗粒悬浮性，但均质性降低。另外加入叶片搅拌将增大体系的能耗，不适合工业生产，而且搅拌转轴的加入会增加高压气体泄漏的危险。

因此，针对以上不足，需要提供一种磁场作用下基于相变型微纳米流体的水合物快速生成装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的设备进行瓦斯水合反应效率低的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁场作用下基于相变型微纳米流体的水合物快速生成装置，包括电动旋转台、一字滑台、夹持器、磁钢、高压反应釜、恒温箱和空气压缩机，一字滑台转动连接在电动旋转台上，若干个夹持器间隔滑动连接在一字滑台上，磁钢固连在夹持器上，高压反应釜放置在夹持器之间，高压反应釜内注有含相变型微纳米流体的目标溶液；电动旋转台、一字滑台、夹持器、磁钢和高压反应釜均放置在恒温箱内，空气压缩机放置在恒温箱外，空气压缩机与高压反应釜通过管道相连。

作为对本发明的进一步说明，优选地，高压反应釜为长筒形，材料为不影响磁场的钛合金，高压反应釜内插接有1～3根温度传感器和压力传感器。

作为对本发明的进一步说明，优选地，高压反应釜外壁上固连有可视透明窗口，可视透明窗口为透明玻璃板或树脂板。

作为对本发明的进一步说明，优选地，一字滑台上转动连接有螺纹杆，所述螺纹杆穿过一字滑台旋转轴线，两个夹持器分别螺纹连接在所述螺纹杆的两端，所述螺纹杆一端伸出一字滑台外并固连有手轮,手轮通过电导线与工控机连接，通过工控机输入数值来控制两个夹持器之间的间距。

作为对本发明的进一步说明，优选地，磁钢之间的运动间距范围为0～23cm，磁钢产生磁场强度范围为0～0.33T。