用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置，其中反应釜内的釜底中心设置转轴；电机通过磁力搅拌器带动电机轴旋转，电机轴穿过所述釜底连接转轴；反应釜上盖中心连接注液管路，注液管路至少伸入到反应釜轴向的中间位置；转子与转轴连接，转子中心设置液体分布器；二级分散筒开口向上并且筒底与转子连接；二级固定筒的开口向下并且筒底与注液管路连接；二级固定筒的双层固定筒壁与二级分散筒双层分散筒壁沿径向相间隔设置。本发明专利技术通过转子的转动，带动液体向外飞溅，有效的增大了与通入的瓦斯气体的接触面积，能提高水合反应过程瓦斯混合气‑水溶液两相间物质传递效率，并大幅提高水合物中瓦斯含量，从而生成高密度固态瓦斯水合物。

Stepped rotary shearing device for gas hydration separation

The invention relates to a cascade rotary shearing device for gas hydration separation, in which a rotating shaft is arranged at the bottom center of the reactor; the motor is driven by a magnetic stirrer to rotate the motor shaft, and the motor shaft is connected to the rotating shaft through the bottom of the reactor; the upper cover of the reactor is connected with the injection pipeline, which extends at least to the middle position of the reactor axis; the rotor is connected with the rotating shaft, and the rotor is connected with the rotating shaft. A liquid distributor is arranged in the center; the opening of the second-stage dispersing cylinder is upward and the bottom of the cylinder is connected with the rotor; the opening of the second-stage fixing cylinder is downward and the bottom of the cylinder is connected with the injection pipeline; the double-layer fixed cylinder wall of the second-stage fixing cylinder and the double-layer dispersing cylinder wall of the second-stage dispersing cylinder are arranged at radial phase intervals. By rotating the rotor, the liquid splashes outward, effectively enlarging the contact area with the incoming gas, improving the material transfer efficiency between gas mixture and water solution in the hydration reaction process, and greatly increasing the gas content in the hydrate, thereby generating high density solid gas hydrate.

【技术实现步骤摘要】
用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置
本专利技术涉及瓦斯水合分离
，尤其涉及一种用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置。
技术介绍
煤矿瓦斯作为一种煤炭伴生物，资源十分丰富，若将其排放到大气中，既浪费资源又会污染环境。而采用管道储运煤矿瓦斯，不仅仅成本高还易造成管道堵塞。采用水合分离法进行煤矿瓦斯的水合分离，可实现常压条件下的远距离输送和储存，具有经济、安全有效等优点。瓦斯水合物的合成过程包括瓦斯气体溶解于水、晶核形成及水合物生长。在现有条件下，瓦斯水合物合成过程中存在水合物诱导时间长、水合物覆盖气液界面导致有效传质减少、生长速度缓慢及生成的水合物储气密度低等问题。因此，需要利用水合物快速生长技术克服液体表面张力、增大瓦斯混合气-水溶液接触面积及提高传质速率，以缩短瓦斯水合物生成时间，提高瓦斯水合物中瓦斯含量，从而促进煤矿瓦斯的快速分离。现有促进水合物快速生长的辅助手段包括搅拌、喷雾、鼓泡、利用离心力作用等机械方式，这些技术手段通过促进液体分散、增大气液接触面来加速瓦斯水合物的生成，从而加速煤矿瓦斯分离。其中搅拌法在水合物生成后期浆体黏度不断增大，影响机械搅拌效率；喷雾法在喷射时易在喷嘴周围形成水合物堵塞喷射孔，中断反应；鼓泡法由于使用的孔板孔径较小，气体以悬浮气泡的形式不断注入，易在孔板表面生成水合物影响进气；而利用离心力的不锈钢多孔波纹板式或片式离心轴装置在高速旋转过程中会带动气体形成涡流，机械做功放热，使实验温度不断升高；而采用制冷系统进行控温的过程较为缓慢，散热不及时会抑制水合物的合成。因此，上述方法均不能获得相对饱和的瓦斯水合物。因此，针对以上不足，需要提供一种瓦斯水合物生成装置，使其能够在扩大气液接触面积的基础上，又不会对温度产生大的影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有采用离心方式增大瓦斯水合物生成过程中气液接触面积的方法，会造成实验温度明显升高的缺陷，提供一种用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置，包括：反应釜、电机、磁力搅拌器、转轴、转子、液体分布器、二级分散筒和二级固定筒，反应釜内的釜底中心设置转轴；电机通过磁力搅拌器带动电机轴旋转，电机轴穿过所述釜底连接转轴；反应釜上盖中心连接注液管路，注液管路至少伸入到反应釜轴向的中间位置；转子与转轴连接，转子中心设置液体分布器，液体分布器与注液管路底端面之间有间隙；二级分散筒开口向上并且筒底与转子连接；二级固定筒的开口向下并且筒底与注液管路连接；二级固定筒的双层固定筒壁与二级分散筒双层分散筒壁沿径向相间隔设置，并且二级分散筒的分散外筒处于径向的最外层；二级固定筒的双层固定筒壁上均具有均匀分布的通孔；二级分散筒的双层分散筒壁均由均匀分散布置的多个栅板形成；其中外层分散筒的筒壁相邻栅板间距离小于内层分散筒的筒壁相邻栅板间距离。在根据本专利技术所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置中，所述外层分散筒的相邻栅板间距离为0.15mm,内层分散筒的相邻栅板间距离为0.2mm；二级固定筒和二级分散筒的相邻筒壁均距离5mm。在根据本专利技术所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置中，所述内层分散筒的直径为90mm，外层分散筒的直径为130mm。在根据本专利技术所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置中，所述剪切装置还包括水箱、平流泵、进水阀、进水单向阀和注液压力传感器，水箱的出水口通过管路与平流泵的入口连通，平流泵的出口通过中间管路与注液管路连通，所述中间管路的入口侧设置进水阀，出口侧设置进水单向阀；所述中间管路上设置注液压力传感器。在根据本专利技术所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置中，所述剪切装置还包括出水阀和回压器，所述反应釜靠近釜底的侧壁上设置出水口，所述出水口通过回收管路连通水箱，回收管路的进水侧设置出水阀，回收管路的出水侧设置回压器。在根据本专利技术所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置中，所述反应釜内设置卸压管路，所述卸压管路穿过反应釜上盖，反应釜上盖以外的卸压管路上设置安全阀。在根据本专利技术所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置中，所述装置还包括气源、调压阀、气体质量流量控制器和进气单向阀，气源通过输气管路与反应釜连通，所述输气管路上由气源侧开始，依次设置调压阀、气体质量流量控制器和进气单向阀。在根据本专利技术所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置中，所述装置还包括集气罐，所述注液管路上设置出气口，出气口通过气体回收管路连通集气罐；所述气体回收管路的进气端依次设置温度传感器及釜内压力传感器。在根据本专利技术所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置中，所述装置还包括工控机，工控机用于对温度传感器及釜内压力传感器进行校准，并采集相应监测数据。在根据本专利技术所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置中，所述装置还包括恒温箱，所述恒温箱和反应釜设置在密闭的空间内，恒温箱以空气浴的形式为反应釜提供温度环境。实施本专利技术的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置，具有以下有益效果：本专利技术中设置了二级分散筒，二级分散筒通过转子带动进行旋转；注入反应釜的液体首先会经液体分布器进行分散，随着转子的转动，液体会经二级分散筒和二级固定筒向外侧飞溅，有效的增大了与通入的瓦斯气体的接触面积，能提高水合反应过程瓦斯混合气-水溶液两相间物质传递效率，并大幅提高水合物中瓦斯含量，从而生成高密度固态瓦斯水合物。经实验验证，本专利技术与现有水合物生成装置相比较，水合反应过程瓦斯混合气-水溶液两相间物质传递效率可提高1～2个数量级。本专利技术装置中转子的旋转通过磁力搅拌器的动力带动，液体由于转子离心力的作用向外飞溅，可有效避免由于搅拌造成的液体温度升高，因此本专利技术装置的使用对实验温度影响较小，几乎不影响瓦斯水合物的生长过程。附图说明图1为根据本专利技术的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置的示例性结构图；图2为所述二级分散筒部分结构的示例性示意图；图3为二级分散筒设置栅板的示例性结构示意图；图4为二级分散筒旋转过程中，液滴飞溅的示例性示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。具体实施方式、本专利技术提供了一种用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置，结合图1、图2及图3所示，包括：反应釜1、电机2、磁力搅拌器3、转轴4、转子5、液体分布器6、二级分散筒7和二级固定筒8，反应釜1可以固定在支架上，反应釜1内的釜底中心设置转轴4；电机2通过磁力搅拌器3带动电机轴2-1旋转，电机轴2-1穿过所述釜底连接转轴4；反应釜1上盖中心连接注液管路1-1，注液管路1-1至少伸入到反应釜1轴向的中间位置；转子5与转轴4连接，转子5中心设置液体分布器6，液体分布器6与注液管路1-1底端面之间有间隙；二级分散筒7开口向上并且筒底与转子5连接；二级固定筒8的开口向下并且筒底与注液管路1-1连接；二级固定筒8的双层固定筒壁与二级分散筒7双层分散筒壁沿径向相间隔设置，并且二级分散筒7的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置，其特征在于包括：反应釜(1)、电机(2)、磁力搅拌器(3)、转轴(4)、转子(5)、液体分布器(6)、二级分散筒(7)和二级固定筒(8)，反应釜(1)内的釜底中心设置转轴(4)；电机(2)通过磁力搅拌器(3)带动电机轴(2‑1)旋转，电机轴(2‑1)穿过所述釜底连接转轴(4)；反应釜(1)上盖中心连接注液管路(1‑1)，注液管路(1‑1)至少伸入到反应釜(1)轴向的中间位置；转子(5)与转轴(4)连接，转子(5)中心设置液体分布器(6)，液体分布器(6)与注液管路(1‑1)底端面之间有间隙；二级分散筒(7)开口向上并且筒底与转子(5)连接；二级固定筒(8)的开口向下并且筒底与注液管路(1‑1)连接；二级固定筒(8)的双层固定筒壁与二级分散筒(7)双层分散筒壁沿径向相间隔设置，并且二级分散筒(7)的分散外筒处于径向的最外层；二级固定筒(8)的双层固定筒壁上均具有均匀分布的通孔；二级分散筒(7)的双层分散筒壁均由均匀分散布置的多个栅板(7‑3)形成；其中外层分散筒(7‑2)的筒壁相邻栅板间距离小于内层分散筒(7‑1)的筒壁相邻栅板间距离。

【技术特征摘要】
2018.11.13 CN 20181134643181.一种用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置，其特征在于包括：反应釜(1)、电机(2)、磁力搅拌器(3)、转轴(4)、转子(5)、液体分布器(6)、二级分散筒(7)和二级固定筒(8)，反应釜(1)内的釜底中心设置转轴(4)；电机(2)通过磁力搅拌器(3)带动电机轴(2-1)旋转，电机轴(2-1)穿过所述釜底连接转轴(4)；反应釜(1)上盖中心连接注液管路(1-1)，注液管路(1-1)至少伸入到反应釜(1)轴向的中间位置；转子(5)与转轴(4)连接，转子(5)中心设置液体分布器(6)，液体分布器(6)与注液管路(1-1)底端面之间有间隙；二级分散筒(7)开口向上并且筒底与转子(5)连接；二级固定筒(8)的开口向下并且筒底与注液管路(1-1)连接；二级固定筒(8)的双层固定筒壁与二级分散筒(7)双层分散筒壁沿径向相间隔设置，并且二级分散筒(7)的分散外筒处于径向的最外层；二级固定筒(8)的双层固定筒壁上均具有均匀分布的通孔；二级分散筒(7)的双层分散筒壁均由均匀分散布置的多个栅板(7-3)形成；其中外层分散筒(7-2)的筒壁相邻栅板间距离小于内层分散筒(7-1)的筒壁相邻栅板间距离。2.根据权利要求1所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置，其特征在于：所述外层分散筒(7-2)的相邻栅板间距离为0.15mm,内层分散筒(7-1)的相邻栅板间距离为0.2mm；二级固定筒(8)和二级分散筒(6)的相邻筒壁均距离5mm。3.根据权利要求2所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置，其特征在于：所述内层分散筒(7-1)的直径为90mm，外层分散筒(7-2)的直径为130mm。4.根据权利要求1、2或3所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置，其特征在于：所述剪切装置还包括水箱(9)、平流泵(10)、进水阀(11)、进水单向阀(12)和注液压力传感器(13)，水箱(9)的出水口通...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴强，公艳茹，张保勇，刘传海，张强，吴琼，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23