一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于水合物制备技术领域，具体涉及一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置，主体结构包括一号气罐、进料管、螺杆泵吸附釜、固液混合罐、水罐、一级反应釜、二级反应釜、液体收集罐、水合物收集罐、二号气罐，基于活性炭丰富的比表面积和多孔特性，利用螺杆泵吸附斧，吸附天然气，并将具有多孔特性的活性炭作为载体，增加气液接触面积，加速天然气水合物的成核和生成动力，通过一级反应釜和二级反应釜进行两级反应，层层递进，提高天然气水合物的转化率，实现天然气水合物的高效、快速和连续反应；其结构简单，通过活性炭预吸附天然气，利用物理吸附和天然气水合物的双重机制，增加储气量。

【技术实现步骤摘要】
一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置
：本专利技术属于水合物制备
，具体涉及一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置，实现天然气水合物的高效和连续反应，并利用吸附和水合协同作用，大幅增加储气量。
技术介绍
：随着石油、煤炭等常规化石能源储量的日渐枯竭，人们纷纷开始大规模地寻求新能源，天然气水合物作为一种新能源，在全球范围内具有丰富的储量，其有机碳含量是其他化石能源有机碳含量总和的2倍，被作为未来非常规替代能源，并受到世界各国的广泛关注。此外，天然气水合物具有较高的储气能力和更为温和的储存条件，使其在天然气储存和运输领域具有较高的应用前景，与压缩天然气、液化天然气以及吸附天然气等储气技术相比，基于天然气水合物的固体气储存技术具有安全可靠、成本低廉等优势。随着国民经济水平的不断提升，能源安全问题日益突出，需要持续推进经济绿色低碳发展战略和能源供给侧结构性改革。然而，由于天然气水合物生成过程诱导期长、生长缓慢，生成过程中水转化率低，此项技术并未在工业中得到广泛应用。天然气水合物通常首先在气液接触面开始生成，而后向液体或气体中延伸，增大气液接触面积不失为一种有效的促进方法。活性炭作为典型的多孔介质含有大量的微孔，具有巨大的比表面积，从而能大大增加气液接触面积，以活性炭作为载体能够大幅提高水合物成核和生长动力学。此外，活性炭具有很强的吸附性能，选择合适粒径的活性炭，对气体进行预吸附，利用物理吸附和水合物双重机制可以极大地增加天然气储气量。同时活性炭原料易得，成本低廉，适于大规模工业应用：中国专利201910952473.4公开的一种活性炭固载天然气水合物连续反应装置，其特征在于主体结构包括搅拌单元、供液单元、降温单元、一级反应单元、二级反应单元、固液分离单元、水合物收集单元和供气单元；供液单元与搅拌单元连接，搅拌单元与降温单元连接，降温单元与一级反应单元连接，一级反应单元与二级反应单元连接，二级反应单元分别与固液分离单元和水合物收集单元连接，供气单元分别与一级反应单元与二级反应单元连接；中国专利200610150853.9公开的一种天然气水合物在活性炭中的形成方法，在耐压20Mpa的压力储罐内加入活性炭和蒸馏水，蒸馏水与活性炭的质量比为0.8-2.2:1，压力储罐内的压力为3-10Mpa，压力储罐内的温度为-5-25℃，然后向压力储罐内充入天然气形成天然气水合物，天然气中的甲烷纯度大于99％，反应时间为30-200min。因此，研发设计一种基于预吸附气和活性炭的天然气水合物连续反应装置，提高天然气的储气量，实现天然气的高效储存，对于天然气储运和调峰具有重要的意义。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置，利用活性炭多孔的特性将其作为载体，首先进行预吸附气处理，增加储气量，然后通过多级反应，实现天然气水合物的高效、快速、连续反应。为了实现上述目的，本专利技术涉及的吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置的主体结构包括一号气罐、进料管、螺杆泵吸附釜、固液混合罐、水罐、一级反应釜、二级反应釜、液体收集罐、水合物收集罐、二号气罐、活性炭料斗、螺杆泵转子、缓冲板、搅拌器、绞笼杆、温度传感器、电机、一号送气阀、一号气体流量控制器、一号压力传感器、安全阀、波纹管、球阀、单向阀、恒流泵、总送气阀、二号送气阀、二号气体流量控制器和二号压力传感器；进料管上设置有活性炭料斗；一号气罐通过进料管与螺杆泵吸附釜连接，螺杆泵吸附釜与固液混合罐连接，固液混合罐分别与水罐和一级反应釜连接，一级反应釜与二级反应釜连接，二级反应釜分别与液体收集罐和水合物收集罐连接，单独设置的二号气罐分别与螺杆泵吸附釜、固液混合罐、一级反应釜和二级反应釜连接；螺杆泵吸附釜内设置有螺杆泵转子；固液混合罐内上部设置有缓冲板，下部设置有搅拌器；一级反应釜和二级反应釜内均设置有绞笼杆；螺杆泵吸附釜、固液混合罐、一级反应釜和二级反应釜上分别设置有温度传感器；螺杆泵转子、搅拌器和绞笼杆分别由电机驱动；一号气罐与进料管之间设置有一号送气阀和一号气体流量控制器；进料管与螺杆泵吸附釜的连接处设置有一号压力传感器和安全阀；螺杆泵吸附釜与固液混合罐、固液混合罐与一级反应釜、一级反应釜与二级反应釜以及二级反应釜与液体收集罐和水合物收集罐均通过波纹管连接，波纹管上设置有球阀；固液混合罐与水罐之间设置有单向阀和恒流泵；二号气罐的瓶头处设置有总送气阀，总送气阀与螺杆泵吸附釜、固液混合罐、一级反应釜和二级反应釜之间均设置有二号送气阀、二号气体流量控制器和二号压力传感器。本专利技术与现有技术相比，基于活性炭丰富的比表面积和多孔特性，利用螺杆泵吸附斧，吸附天然气，并将具有多孔特性的活性炭作为载体，增加气液接触面积，加速天然气水合物的成核和生成动力，通过一级反应釜和二级反应釜进行两级反应，层层递进，提高天然气水合物的转化率，实现天然气水合物的高效、快速和连续反应；其结构简单，通过活性炭预吸附天然气，利用物理吸附和天然气水合物的双重机制，增加储气量。附图说明：图1为本专利技术的主体结构原理示意图。具体实施方式：下面通过实施例并结合附图对本专利技术做进一步描述。实施例1：本实施例涉及的吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置的主体结构包括一号气罐1、进料管2、螺杆泵吸附釜3、固液混合罐4、水罐5、一级反应釜6、二级反应釜7、液体收集罐8、水合物收集罐9和二号气罐10；一号气罐1通过进料管2与螺杆泵吸附釜3连接，螺杆泵吸附釜3与固液混合罐4连接，固液混合罐4分别与水罐5和一级反应釜6连接，一级反应釜6与二级反应釜7连接，二级反应釜7分别与液体收集罐8和水合物收集罐9连接，单独设置的二号气罐10分别与螺杆泵吸附釜3、固液混合罐4、一级反应釜6和二级反应釜7连接。本实施例涉及的进料管2上设置有活性炭料斗11；螺杆泵吸附釜3内设置有螺杆泵转子12；固液混合罐4内上部设置有缓冲板13，下部设置有搅拌器14；一级反应釜6和二级反应釜7内均设置有绞笼杆15；螺杆泵吸附釜3、固液混合罐4、一级反应釜6和二级反应釜7上分别设置有温度传感器16；螺杆泵转子12、搅拌器14和绞笼杆15分别由电机17驱动；一号气罐1与进料管2之间设置有一号送气阀18和一号气体流量控制器19；进料管2与螺杆泵吸附釜3的连接处设置有一号压力传感器20和安全阀21；螺杆泵吸附釜3与固液混合罐4、固液混合罐4与一级反应釜6、一级反应釜6与二级反应釜7以及二级反应釜7与液体收集罐8和水合物收集罐9均通过波纹管22连接，波纹管22上设置有球阀23；固液混合罐4与水罐5之间设置有单向阀24和恒流泵25；二号气罐10的瓶头处设置有总送气阀26，总送气阀26与螺杆泵吸附釜3、固液混合罐4、一级反应釜6和二级反应釜7之间均设置有二号送气阀27、二号气体流量控制器28和二号压力传感器29。本实施例涉及的进料管2为喷嘴状结构，一号气罐1的气体进入进料管2后在活性炭料斗11处加速，形成负压，有助于活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置，其特征在于主体结构包括一号气罐、进料管、螺杆泵吸附釜、固液混合罐、水罐、一级反应釜、二级反应釜、液体收集罐、水合物收集罐和二号气罐；一号气罐通过进料管与螺杆泵吸附釜连接，螺杆泵吸附釜与固液混合罐连接，固液混合罐分别与水罐和一级反应釜连接，一级反应釜与二级反应釜连接，二级反应釜分别与液体收集罐和水合物收集罐连接，单独设置的二号气罐分别与螺杆泵吸附釜、固液混合罐、一级反应釜和二级反应釜连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置，其特征在于主体结构包括一号气罐、进料管、螺杆泵吸附釜、固液混合罐、水罐、一级反应釜、二级反应釜、液体收集罐、水合物收集罐和二号气罐；一号气罐通过进料管与螺杆泵吸附釜连接，螺杆泵吸附釜与固液混合罐连接，固液混合罐分别与水罐和一级反应釜连接，一级反应釜与二级反应釜连接，二级反应釜分别与液体收集罐和水合物收集罐连接，单独设置的二号气罐分别与螺杆泵吸附釜、固液混合罐、一级反应釜和二级反应釜连接。


2.根据权利要求1所述的一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置，其特征在于主体结构还包括活性炭料斗、螺杆泵转子、缓冲板、搅拌器、绞笼杆、温度传感器、电机、一号送气阀、一号气体流量控制器、一号压力传感器、安全阀、波纹管、球阀、单向阀、恒流泵、总送气阀、二号送气阀、二号气体流量控制器和二号压力传感器；进料管上设置有活性炭料斗；螺杆泵吸附釜内设置有螺杆泵转子；固液混合罐内上部设置有缓冲板，下部设置有搅拌器；一级反应釜和二级反应釜内均设置有绞笼杆；螺杆泵吸附釜、固液混合罐、一级反应釜和二级反应釜上分别设置有温度传感器；螺杆泵转子、搅拌器和绞笼杆分别由电机驱动；一号气罐与进料管之间设置有一号送气阀和一号气体流量控制器；进料管与螺杆泵吸附釜的连接处设置有一号压力传感器和安全阀；螺杆泵吸附釜与固液混合罐、固液混合罐与一级反应釜、一级反应釜与二级反应釜以及二级反应釜与液体收集罐和水合物收集罐均通过波纹管连接，波纹管上设置有球阀；固液混合罐与水罐之间设置有单向阀和恒流泵；二号气罐的瓶头处设置有总送气阀，总送气阀与螺杆泵吸附釜、固液混合罐、一级反应釜和二级反应釜之间均设置有二号送气阀、二号气体流量控制器和二号压力传感器。


3.根据权利要求2所述的一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置，其特征在于进料管为喷嘴状结构，一号气罐的气体进入进料管后在活性炭料斗处加速，形成负压，有助于活性炭的分散与吸入；液体收集罐为具有液位报警的容器，当液面到达设定液面时，发出声光报警，提醒工作人员及时排液，进口处设置有滤网；螺杆泵吸附釜为以螺杆泵为输送和增压元件的吸附釜；固液混合罐的液面与一级反应釜的液面保持水平，固液混合罐的液面高度较低时，开启恒流泵补充液体，固液混合罐的液面高度较高时，调整一级反应釜的高度；液体收集罐为具有液位报警的容器，当液面到达设定液面时，发生声光报警，提醒工作人员及时排液；活性炭料斗为漏斗状结构；绞笼杆上设置有绞笼叶片；电机为行星减速无刷电机；恒流泵用于连续和平稳的为固液混合罐供液。

【专利技术属性】
技术研发人员：张国栋，石晓云，王飞，孙梦婷，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37