天然气水合物合成反应釜制造技术

本实用新型专利技术提供一种天然气水合物合成反应釜，包括筒体，所述筒体的上下两侧设置有平盖封头，所述筒体与上下两平盖封头之间通过筒体法兰和螺栓将其固定为水合物合成的反应釜釜体；在上平盖封头上设置有气体出口、温度传感器、压力传感器、进液口；在所述筒体上设置有测阻元件；在下平盖封头上设置有液体出口、进气口。本实用新型专利技术提供的天然气水合物合成反应釜，由于在釜体上设置了温度传感器、压力传感器、测阻元件等设备，从而可以根据获取的温度、压力、电阻率等参数来调整天然气水合物的合成效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机械领域，尤其涉及一种天然气水合物合成反应釜。
技术介绍
天然气水合物，是由小分子烃类(主要是CH4)与水分子在低温和高压条件下依靠范德华力形成的一种笼型晶体物质。理论上，1m3的天然气水合物可释放164m3标准状态CH4和0.8m3的水。全球天然气水合物中蕴藏的甲烷量约为(1.8-2.1)x1016m3，相当于全球已发现的煤、石油、天然气等化石燃料的两倍多。由于天然气水合物具备分布广、储量大、能量密度高、绿色清洁等特点，被认为极具潜力的第四代新型替代能源。自十八世纪起，多个国家已陆续开展水合物研究并取得一定的成果，我国已经在南海北部的神狐海域和祁连山南缘的永久冻土带中发现并成功取获了天然气水合物实物样品。水合物技术在能源气储运、混合气分离、温室气体捕获、海水淡化以及蓄冷等领域有着广泛的应用前景，实现水合物快速合成是水合物商业化应用的前提，目前水合物快速合成的设备合成效率低，有待改善。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种能够提高天然气水合物效率的反应釜。一种天然气水合物合成反应釜，包括筒体，所述筒体的上下两侧设置有平盖封头，所述筒体与上下两平盖封头之间通过筒体法兰和螺栓将其固定为水合物合成的反应釜釜体；在上平盖封头上设置有气体出口、温度传感器、压力传感器、进液口；在所述筒体上设置有测阻元件；在下平盖封头上设置有液体出口、进气口。进一步地，如上所述的天然气水合物合成反应釜，在所述上平盖封头上安装有搅拌器，所述搅拌器置于反应釜釜体内。进一步地，如上所述的天然气水合物合成反应釜，在所述进液口的端部安装有喷嘴。进一步地，如上所述的天然气水合物合成反应釜，所述测阻元件安装有4个，分别两两对称呈十字交叉状分布。进一步地，如上所述的天然气水合物合成反应釜，在反应釜釜体内安装有鼓泡器，所述鼓泡器与进气口连通。本技术提供的天然气水合物合成反应釜，由于在釜体上设置了温度传感器、压力传感器、测阻元件等设备，从而可以根据获取的温度、压力、电阻率等参数来调整天然气水合物的合成效率。附图说明图1为本技术水合物合成反应釜结构示意图；附图标记：1-气体出口；2-温度传感器3-压力传感器；4-进液口；5-喷嘴；6-搅拌器；7-筒体法兰；8-测阻元件；9-螺栓；10-鼓泡器；11-液体出口；12-平盖封头；13-进气口；14-筒体。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。图1为本技术水合物合成反应釜结构示意图，如图1所示，本技术提供的天然气水合物合成反应釜，包括筒体14，所述筒体14的上下两侧设置有平盖封头12，所述筒体14与上下两平盖封头12之间通过筒体法兰7和螺栓9将其固定为水合物合成的反应釜釜体；在上平盖封头12上设置有气体出口1、温度传感器2、压力传感器3、进液口4；在所述筒体14上设置有测阻元件8；在下平盖封头12上设置有液体出口11、进气口13。本技术提供的天然气水合物合成反应釜，由于在釜体上设置了温度传感器、压力传感器、测阻元件等设备，从而可以根据获取的温度、压力、电阻率等参数来调整天然气水合物的合成效率。优选地，为了进一步提高天然气水合物的合成效率，本技术在所述上平盖封头12上安装有搅拌器6，所述搅拌器6置于反应釜釜体内，通过搅拌器6来加速天然气水合物的合成。优选地，为了进一步提高天然气水合物的合成效率，本技术在所述进液口4的端部安装有喷嘴5，通过将反应液雾化来增大天然气与液体的反应面积，从而提高天然气水合物的合成效率。优选地，为了进一步精确掌握天然气水合物的合成状态，本技术在所述测阻元件8安装有4个，分别两两对称呈十字交叉状分布。优选地，为了进一步提高天然气水合物的合成效率，本技术在反应釜釜体内安装有鼓泡器10，所述鼓泡器10与进气口13连通，通过将进入釜体内的气体鼓泡的方式来增大气体与液体的反应面积，从而提高天然气水合物的合成效率。反应釜是水合物合成系统的核心设备，为立式三类压力容器，主要由平盖、设备法兰、出水口法兰、筒体、封头、进水口、进气口、底板、搅拌机构，喷淋机构，鼓泡机构、测量元件等部件组成，反应釜内温度通过制冷机组进行控制，釜体四周布置点电阻测量传感器，釜底内部还设均匀发泡器，喷雾装置，搅拌装置强化气水混合过程。反应釜设计参数如下：设计压力：12MPa设计温度：-15～40℃釜体尺寸：Φ150×300(mm)腔体总容积：5.3L高径比：1.5～2.5最高工作压力：10MPa工作温度：0℃～30℃水压实验压力：15MPa工作介质：水和天然气、化学试剂等主体材质：0Cr18Ni10Ti或采用合金钢加不锈钢316材质防腐层设计寿命：30年釜体采用304奥氏体不锈钢，设计压力为12Mpa，釜内为高压气液两相介质，设计过程采用常规的压力容器设计方法，符合GB150-98《钢制压力容器》技术法规，设计主要内容包括釜体设计，法兰设计，密封设计，强度校核及水压试验。通过对天然气水合物在热力学方面进行的研究，发现低温、高压是维持天然气水合物的必要条件。水合反应釜的设计满足天然气水合物生成过程中的实验要求，本技术的反应釜能耗低，结构简单，设计紧凑，易于安装，且操作维修方便，使气液在釜内接触，在一定的压力温度下结晶固化，为天然气水合物快速合成提供了实验条件。本技术主容器Q345R钢板按照GB713-2014《锅炉和压力容器用钢板》正火状态供货、检验和验收，且应进行超声检测，合格级别不低于JB/T4730.3-2005标准的Ⅱ级；平盖卡箍采用16Mn锻件应符合NB/T47008-2010《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》的要求，Ⅲ级合格，根据高压合成釜结构、甲烷气体的气密性以及实验功能要求，高压合成釜密封选用自紧式密封结构。自紧式密封有双锥环密封、伍德密封、C形环密封、O形环密封、三角垫密封、O型圈密封等。本技术高压合成釜选用氟胶“O”形圈，制造费用低且使用方便，耐化学介质及二氧化碳气体、抗挤出、抗气爆。釜体与釜盖之间设有2道氟胶“O”形圈，密封圈截面直径为18mm，密封凹槽深15mm、宽20mm，分别在径向和轴向安装，密封结构简单、密封效果好，对正后靠釜盖自重即可装入。由于高压合成釜内腔表面，会与釜内的介质产生接触(海水、甲烷、化学剂等，具有腐蚀性)，故需要对其进行防腐处理，以保证高压合成釜的使用性能和使用寿命。合成釜内腔表面、封头内表面及与介质接触的孔等润湿部位，采用特殊工艺热熔蒙乃尔400合金防腐层。蒙乃尔400合金的组织为高强度的单相固溶体，它是一种用量最大、用途最广、综合性能极佳的耐蚀合金。此合金在氢氟酸和氟气介质中具有优异的耐蚀性，对热浓碱液也有优良的耐蚀性。同时还耐中性溶液。反应釜设计要求：釜体设计内径为150mm，壁厚为8mm，平盖设计厚度为48mm，水压实验压力为15Mpa，反应釜采用可拆的连接结构形式，法兰强度及刚度校核满足实验要求。最后应说明的是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气水合物合成反应釜，其特征在于，包括筒体(14)，所述筒体(14)的上下两侧设置有平盖封头(12)，所述筒体(14)与上下两平盖封头(12)之间通过筒体法兰(7)和螺栓(9)将其固定为水合物合成的反应釜釜体；在上平盖封头(12)上设置有气体出口(1)、温度传感器(2)、压力传感器(3)、进液口(4)；在所述筒体(14)上设置有测阻元件(8)；在下平盖封头(12)上设置有液体出口(11)、进气口(13)；在所述上平盖封头(12)上安装有搅拌器(6)，所述搅拌器(6)置于反应釜釜体内。

【技术特征摘要】
1.一种天然气水合物合成反应釜，其特征在于，包括筒体(14)，所述筒体(14)的上下两侧设置有平盖封头(12)，所述筒体(14)与上下两平盖封头(12)之间通过筒体法兰(7)和螺栓(9)将其固定为水合物合成的反应釜釜体；在上平盖封头(12)上设置有气体出口(1)、温度传感器(2)、压力传感器(3)、进液口(4)；在所述筒体(14)上设置有测阻元件(8)；在下平盖封头(12)上设置有液体出口(11)、进气口(13)；在所述上平...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳军，李宝罗，袁娇，王恺钊，曾浩鹏，黄志强，周守为，李清平，潘田佳，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：四川;51