一种气体水合物制备系统技术方案

本发明专利技术属于水合物制备技术领域，具体涉及一种气体水合物制备系统，气液预混器中设置的气体微孔板将气体分散成微小粒径，与液体混合后分散均匀，又经过狭窄流道提高混合度，预混后的物料进入水合物反应器进行反应时，卧式空心双轴的搅拌进一步促进气液混合充分，加速反应进程，清洁桨能够有效防止水合物在壁面和搅拌轴上粘连从而发生堵塞，水合物反应器能够自动监控反应压力并进行自动补气或泄压，维持反应所需的恒定压力，温度传感器组监测并反馈物料温度给一体机制冷系统以维持温度恒定，换热效果良好，能有效带走反应热，探测点位于反应腔底端，可以同时满足实验室用及工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种气体水合物制备系统
：本专利技术属于水合物制备
，具体涉及一种气体水合物制备系统，能够高效的连续化制备水合物。
技术介绍
：水合物研究经过漫长的探索与发展，已经形成了一门极具工业应用前景的科学。水合物应用广泛：利用水合物的分解与生成技术，能够有效解决气体的运输与储存、液体浓缩与分离、海水淡化、污水处理以及制冷与蓄冷等难题。阻碍水合物技术发展的根本原因是：形成条件苛刻、生长速度缓慢和难以实现大规模工业化生产。当达到特定环境条件时，水合物在水滴与客体分子交界面处成核，并在水滴周围迅速形成水合物膜，壳膜越来越厚，直至形成水合物颗粒，颗粒聚集延伸，阻碍水滴与客体分子继续接触，液膜测传质系数决定了水合物生成过程中的传质特性；水合物生成是放热反应，有效移除水合热决定了水合物生成过程中的传热特性。目前，强化传质特性的手段主要包括物理方法(搅拌、鼓泡、喷淋)和化学方法(添加热力学促进剂和表面活性剂)；强化传热特性的手段包括改善设备结构、增大传热面积和换热温差。传统的水合物生成系统中制备装置一般采用高压反应釜，温度控制装置一般采用低温水浴箱。高压反应釜依靠单一搅拌装置对反应物进行混合，搅拌不够充分，气液混合效果差，反应速率慢；水合物易附着在搅拌桨叶和反应腔内壁，无法流动；低温水浴箱仅对高压反应釜的外部进行温度控制，无法有效移除反应热量；还有不可忽视的放大效应；气液传质系数无法有效改善，成为限制气体水合物高效连续化生产的难题。中国专利201410516257.2公开的一种新型气体水合物生成实验装置，包括气体输送系统、冷却系统和反应系统，主要包括气瓶、储气罐、压缩机和气体流量计，储气罐底部设有第一排泄阀；所述冷却系统，由冷水罐和冷水浴组成，冷水罐底部设有第二排泄阀；所述反应系统为一反应器，包括水合物生成系统和强化生成系统，所述水合物生成系统，主要包括温度传感器、压力传感器、注水口、安全阀、可视窗口和微气泡发生器；所述强化生成系统，主要包括整流装置、搅拌桨和电机，所述气瓶中含有水合物生成气，气瓶与储气罐连接，所述储气罐与冷水罐连接，所述冷水浴与冷水罐连接，所述冷水罐中设有盘管，所述压缩机的一端与盘管连接，另一端与气体流量计连接，所述的冷水浴与反应器连接，所述的微气泡发生器设于反应器内部的下方，所述的电机设于反应器外部的下方，微气泡发生器包括进气口和设于微气泡发生器表面的若干微孔，所述进气口与气体流量计连接，所述的搅拌桨穿过微气泡发生器与电机连接，所述的整流装置设于反应器的内部，所述整流装置的壁面过流孔主要为两种：第一为圆形，内径为整流装置顶部直径的0.01-0.1倍，呈规则状分布；第二为条状，其宽度为整流装置顶部直径的0.05-0.1倍，其高度为整流装置高度的0.6-0.8倍，所述整流装置上部均匀分布3个支柱，与反应器内部的3个支撑孔连接，所述的可视窗口设于反应器的表面，反应器顶部含有温度传感器和压力传感器，反应器顶部还含有注水口和安全阀；采用环状空心陶瓷版将气体分散成微气泡后再与液体混合，提高了气液接触面积，但微气泡容易聚并，与大量液体并不能实现快速均匀混合。中国专利201310670233.8公开的一种快速形成气体水合物的喷雾装置，主要包括由管路或线路连接的稳定供气系统、饱和溶液制备系统、气液混合喷雾器、控温系统和数据采集及处理系统；所述稳定供气系统由试验气瓶、CO2气瓶、减压阀和增压泵Ⅰ组成，所述稳定供气系统向饱和溶液制备系统和气液混合喷雾器提供气体；所述饱和溶液制备系统由溶液罐和增压泵Ⅱ组成，所述饱和溶液制备系统向气液混合喷雾器提供饱和溶液；所述气液混合喷雾器内部主要包括高速流体腔、跟高速流体腔连通的气液混合腔，设在气液混合腔内的雾化器；所述试验气瓶经减压阀、气体流量计跟气液混合喷雾器的气液混合腔连通；所述CO2气瓶顶端设有两气体管路，其中的一气体管路经增压泵Ⅰ跟溶液罐的底部连通，另一气体管路跟溶液罐的顶部连通；所述溶液罐经增压泵Ⅱ跟气液混合喷雾器的高速流体腔连通；所述控温系统包括温控制冷系统和设在所述溶液罐、气液混合喷雾器外围的恒温室，所述控温系统控制溶液罐和气液混合喷雾器的温度变化；所述数据采集及处理系统包括液体流量计、气体流量计、数据采集器和电脑处理系统，所述数据采集及处理系统用来控制、采集、保存和分析所述稳定供气系统、饱和溶液制备系统、气液混合喷雾器和控温系统的温度、压力、气体流量、液体流量数据；采用喷雾装置制备气体水合物，将液体雾化成液滴状，被气体包围，提高气液接触面积，但通过增压泵为液体提供压力，增加了运行成本和设备复杂性，且水合物发生反应并没有达到预想的迅速程度。中国专利200410077325.6公开的一种制冷剂气体水合物静态快速生成蓄冷器，包括恒温槽与内部的容器；恒温槽的上、下端分别设有冷却介质的进口与出口，容器浸泡于循环流动的冷却介质中；容器的上、下端分别设有制冷剂和阴离子表面活性剂水溶液的出口与进口，阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂在容器内形成上下两相；容器内有一金属丝，其穿过阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂两相界面与容器壁面接触；采用静态方式制备水合物，节约能源，降低成本，但反应难以快速进行，反应热也无法有效移除。
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，设计一种气体水合物制备系统，解决气液接触面积小、混合情况差、气体水合物生长速度缓慢、贴壁生长、水合热难以移除以及无法高效进行工业化生产的难题。为了实现上述目的，本专利技术涉及的气体水合物制备系统的主体结构包括水合物反应器、一体机制冷系统、数据采集系统、恒温水浴箱、补气瓶、背压罐、气液预混器、分离回收器、气瓶、恒流泵和液体储罐；水合物反应器分别与一体机制冷系统、数据采集系统、补气瓶、背压罐、气液预混器与分离回收器连接，水合物反应器与补气瓶之间设置有减压阀，背压罐上设置有背压阀，背压罐与恒温水浴箱连接，气液预混器分别与气瓶和恒流泵连接，气液预混器与气瓶之间沿介质流动方向依次设置有减压阀、单向阀和气体流量计，恒流泵与液体储罐连接。本专利技术涉及的水合物反应器的下部设置有温度传感器组和压力传感器组，水合物反应器的后端下部设置有废液出口，水合物反应器通过废液出口与分离回收器连接，水合物反应器的后端上部设置有出料口，水合物反应器通过出料口与背压罐连接，水合物反应器的前端下部设置有进料口，水合物反应器通过进料口与气液预混器连接；水合物反应器的内部设置有卧式空心双轴，卧式空心双轴中一个轴上等间距式设置有若干个清洁桨，另一个轴上等间距式设置有若干个搅拌桨，清洁桨的数量小于搅拌桨的数量，清洁桨和搅拌桨的末端与水合物反应器的内壁面和卧式空心双轴的壁面之间的间距为0.5cm，水合物反应器的外侧设置有夹套，水合物反应器通过夹套与一体机制冷系统连接。本专利技术涉及的气液预混器的前端上部设置有气体进口和液体进口，气液预混器通过气体进口与气瓶连接，气液预混器通过液体进口与恒流泵连接，气液预混器的后端上部设置有物料出口，物料出口与水合物反应器的进料口连接；气液预混器的外部设置有换热板，气液预混器的内部设置有气体微孔板、液体导流板和狭窄流道，气体微孔板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体水合物制备系统，其特征在于，主体结构包括水合物反应器、一体机制冷系统、数据采集系统、恒温水浴箱、补气瓶、背压罐、气液预混器、分离回收器、气瓶、恒流泵和液体储罐；水合物反应器分别与一体机制冷系统、数据采集系统、补气瓶、背压罐、气液预混器与分离回收器连接，背压罐与恒温水浴箱连接，气液预混器分别与气瓶和恒流泵连接，恒流泵与液体储罐连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种气体水合物制备系统，其特征在于，主体结构包括水合物反应器、一体机制冷系统、数据采集系统、恒温水浴箱、补气瓶、背压罐、气液预混器、分离回收器、气瓶、恒流泵和液体储罐；水合物反应器分别与一体机制冷系统、数据采集系统、补气瓶、背压罐、气液预混器与分离回收器连接，背压罐与恒温水浴箱连接，气液预混器分别与气瓶和恒流泵连接，恒流泵与液体储罐连接。


2.根据权利要求1所述的气体水合物制备系统，其特征在于，水合物反应器的下部设置有温度传感器组和压力传感器组，水合物反应器的后端下部设置有废液出口，水合物反应器通过废液出口与分离回收器连接，水合物反应器的后端上部设置有出料口，水合物反应器通过出料口与背压罐连接，水合物反应器的前端下部设置有进料口，水合物反应器通过进料口与气液预混器连接；水合物反应器的内部设置有卧式空心双轴，卧式空心双轴中一个轴上等间距式设置有若干个清洁桨，另一个轴上等间距式设置有若干个搅拌桨，清洁桨的数量小于搅拌桨的数量，清洁桨和搅拌桨的末端与水合物反应器的内壁面和卧式空心双轴的壁面之间的间距为0.5cm，水合物反应器的外侧设置有夹套，水合物反应器通过夹套与一体机制冷系统连接。


3.根据权利要求2所述的气体水合物制备系统，其特征在于，水合物反应器与补气瓶之间设置有减压阀，背压罐上设置有背压阀，气液预混器与气瓶之间沿介质流动方向依次设置有减压阀、单向阀和气体流量计，气液预混器的前端上部设置有气体进口和液体进口，气液预混器通过气体进口与气瓶连接，气液预混器通过液体进口与恒流泵连接，气液预混器的后端上部设置有物料出口，物料出口与水合物反应器的进料口连接；气液预混器的外部设置有换热板，气液预混器的内部设置有气体微孔板、液体导流板和狭窄流道，气体微孔板与液体导流板之间设置有隔板。


4.根据权利要求所述3所述的气体水合物制备系统，其特征在于，水合物反应器通过废液出口与分离回收器连接，通过出料口与背压罐连接，通过进料口与气液预混器连接；气液预混器通过通过液体进口与恒流泵连接。


5.根据权利要求3所述的气体水合物制备系统，其特征在于，气体流量计与气体进口连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽，谭睿，王朋超，何燕，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37