天然气与水多级雾化混合装置及方法和水合物合成装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种天然气与水多级雾化混合装置及方法和水合物合成装置，其中，天然气与水多级雾化混合装置包括罐体、雾化喷淋装置和气体分布器，所述罐体上分别设置有与所述罐体内部连通的进水管和进气管，所述雾化喷淋装置设置在所述罐体的内部，所述雾化喷淋装置与所述进水管连通，用于将所述进水管内的水流雾化后喷淋在所述罐体内，所述气体分布器设置在所述罐体内部，所述气体分布器与所述进气管连通，用于使通入所述罐体内的气体在某个截面上均匀分布，其中，所述雾化喷淋装置位于所述气体分布器的正上方。本发明专利技术能够改善气水混合效果、缩短水合物形成的诱导时间。缩短水合物形成的诱导时间。缩短水合物形成的诱导时间。

【技术实现步骤摘要】
天然气与水多级雾化混合装置及方法和水合物合成装置


[0001]本专利技术涉及天然气水合物领域，具体的，涉及天然气与水多级雾化混合装置及方法和水合物合成装置。

技术介绍

[0002]天然气水合物是一种由水和天然气(甲烷为主)分子在低温高压环境下形成的固态化合物。目前，天然气水合物作为未来较理想的战略替代能源，已经成为当代地球科学和能源工业发展的一大热点。目前，美国、日本、中国等国家已经相继开展了天然气水合物的试采试验并取得了一系列成果。为了开展水合物开采特征的室内模拟等相关研究，需要在室内条件下合成天然气水合物。比较常用的水合物合成方法包括：搅拌法、鼓泡法以及喷雾法。其中，喷雾法可以有效地增加水合物生成过程中的气水接触面积，从而大大提高水合物的生成速率。因此，喷雾法应用较为广泛。
[0003]现有技术中公开了以下技术方案：
[0004]技术方案一中涉及的气液混合喷雾器内部中空，内壁对称设有梯形凸起将气液混合喷雾器内部分割为互相连通的高速流体腔和气液混合腔；气液混合腔内靠近高速流体腔的凸起端设有气体流入口，气液混合喷雾器还包括设在气液混合腔内的雾化器、设在雾化器外端的喷雾头、喷雾头上均布的分布器。通过喷雾的方式实现气液在气液混合腔内的充分混合，不需要消耗能量，有效地降低了气体水合物形成的总能耗，提高了气体水合物形成能耗效率；使用方便，环形喷雾头可拆卸、可更换，采用内旋螺纹式接通方式不仅可以根据工艺需求实现环径的变换，也可以对喷头进行随时清理，防止喷头堵塞。
[0005]技术方案二中公布的气水混合装置，进口端共有四个流体导管和喷嘴。天然气与水分别从任意两个流体导管进入，然后由喷嘴同时喷出形成雾状，共同进入异形管和螺旋弯管，使混合相在反应器内做螺旋运动充分混合。该装置的效果在于：提高了用喷雾法制备天然气水合物的速率，结构简单，内部没有运动部件，占地面积小，安装方便，运行费用低，使用灵活，处理工艺简单，运行参数确定后可长期稳定运行，社会效益和经济效益明显。
[0006]技术方案三中公开的装置包括：甲烷气瓶、反应釜、恒速恒压泵、储水罐、恒温水浴槽、高低温恒温箱、第一输送管道、第二输送管道及第三输送管道。甲烷气瓶通过第一输送管道与反应釜连通；储水罐的底部通过第二输送管道与恒速恒压泵，储水罐的顶部通过第三输送管道与反应釜连通；第一输送管道及第二输送管道均通过恒温水浴槽；反应釜储水罐设置在高低温恒温箱内。第三输送管道的出液口处设置有喷雾嘴。储水罐内的液体通过喷雾嘴雾化后喷入反应釜内。装置形成水合物有到时间短，制取效率高。
[0007]技术方案四中公开的装置设置有液体循环喷射系统，包括依次连接的循环泵、换热器和喷射器。循环泵的入口与储存室底部连通，喷射器位于反应室内部上端。换热器的出口与喷射器顶部连通，喷射器的侧面设置有喷射器进气口。喷射器进气口位置高于连接口。喷射器的出口位于反应室的下部。该反应釜能够有效提高水合物反应过程中的气液接触面积。
[0008]目前的天然气水合物生成装置通常仅通过简单的气水混合，影响雾化的效果，进而导致水合物的生成效率较低。
[0009]针对现有技术中的问题，本专利技术设计了一种能够改善气水混合效果、缩短水合物形成的诱导时间的天然气与水多级雾化混合装置及方法和水合物合成装置。

技术实现思路

[0010]针对上述现有技术中的问题，本专利技术提出了一种天然气与水多级雾化混合装置及方法和水合物合成装置，能够改善气水混合效果、缩短水合物形成的诱导时间。
[0011]第一方面，本专利技术提供了一种天然气与水多级雾化混合装置，包括罐体、雾化喷淋装置和气体分布器，所述罐体上分别设置有与所述罐体内部连通的进水管和进气管，所述雾化喷淋装置设置在所述罐体的内部，所述雾化喷淋装置与所述进水管连通，用于将所述进水管内的水流雾化后喷淋在所述罐体内，所述气体分布器设置在所述罐体内部，所述气体分布器与所述进气管连通，用于使通入所述罐体内的气体在某个截面上均匀分布，其中，所述雾化喷淋装置位于所述气体分布器的正上方。
[0012]在一个实施方式中，所述雾化喷淋装置包括喷淋器和若干个雾化器，所述喷淋器为层叠交错结构，若干个所述雾化器分别设置在所述喷淋器上。
[0013]采用上述实施方式的有益效果是：喷淋器层叠设置，使得雾化后的液滴与罐体内的天然气(甲烷为主)在立体空间中，多层级混合，雾化后气水接触表面积大，混合充分，能够实现甲烷气体与雾化后的液滴的快速饱和，有效缩短水合物生成实验的时间。
[0014]在一个实施方式中，所述喷淋器包括至少两层第一喷淋结构和第二喷淋结构，每层所述第一喷淋结构的横截面均为分叉结构，相邻两层所述第一喷淋结构上的分叉结构交错分布，所述第一喷淋结构上的每个分叉端上均设置有一雾化器，所述第二喷淋结构位于所述喷淋器的最下层，所述第二喷淋结构的横截面为分叉结构，所述第二喷淋结构上的分叉结构和所述第一喷淋结构上的分叉结构交错分布，所述第二喷淋结构上的分叉中心和每个分叉端上均设置有一雾化器。
[0015]采用上述实施方式的有益效果是：多层喷淋结构的分叉结构交错分布，使得雾化后的液滴与罐体内的天然气(甲烷为主)在立体空间中，多层级混合，雾化后气水接触表面积大，混合充分，能够实现甲烷气体与雾化后的液滴的快速饱和，有效缩短水合物生成实验的时间；雾化器分布安装在喷淋器上，增强雾化能力。
[0016]在一个实施方式中，所述第一喷淋结构的横截面和所述第二喷淋结构的横截面均为Y形分叉结构，所述Y形分叉结构相邻两分叉之间的夹角角度相同。
[0017]采用上述实施方式的有益效果是：使雾化后的液滴在罐体内均匀分布。
[0018]在一个实施方式中，相邻两层所述第一喷淋结构上的分叉结构之间的交错角度相同，所述第二喷淋结构上的分叉结构和所述第一喷淋结构上的分叉结构之间的交错角度相同。
[0019]采用上述实施方式的有益效果是：使雾化后的液滴在罐体内均匀分布。
[0020]在一个实施方式中，还包括水夹套保温层，其覆盖于所述罐体的内侧表面上，用于使所述罐体内的温度保持在预设温度范围内。
[0021]采用上述实施方式的有益效果是：用于使罐体内的温度保持在预设温度范围内。
[0022]在一个实施方式中，还包括液位计，其设置在所述罐体内，用于计量所述罐体内液体的位置。
[0023]采用上述实施方式的有益效果是：用于计量罐体内液体的位置。
[0024]在一个实施方式中，还包括至少两个进出口，其自上而下分别设置在所述罐体的侧壁上并与所述罐体内部连通，用于水合物以及未混合气体与水的排出。
[0025]采用上述实施方式的有益效果是：用于水合物以及未混合气体与水的排出。
[0026]第二方面，本专利技术提供了一种水合物合成装置，包括上述天然气与水多级雾化混合装置。
[0027]第三方面，本专利技术还提供了一种天然气与水多级雾化混合方法，其采用上述天然气与水多级雾化混合装置。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气与水多级雾化混合装置，其特征在于，包括：罐体，其上分别设置有与所述罐体内部连通的进水管和进气管；雾化喷淋装置，其设置在所述罐体的内部，所述雾化喷淋装置与所述进水管连通，用于将所述进水管内的水流雾化后喷淋在所述罐体内；以及气体分布器，其设置在所述罐体内部，所述气体分布器与所述进气管连通，用于使通入所述罐体内的气体在某个截面上均匀分布；其中，所述雾化喷淋装置位于所述气体分布器的正上方。2.根据权利要求1所述的天然气与水多级雾化混合装置，其特征在于，所述雾化喷淋装置包括：喷淋器，其为层叠交错结构；以及若干个雾化器，其分别设置在所述喷淋器上。3.根据权利要求2所述的天然气与水多级雾化混合装置，其特征在于，所述喷淋器包括：至少两层第一喷淋结构，每层所述第一喷淋结构的横截面均为分叉结构，相邻两层所述第一喷淋结构上的分叉结构交错分布，所述第一喷淋结构上的每个分叉端上均设置有一雾化器；以及第二喷淋结构，其位于所述喷淋器的最下层，所述第二喷淋结构的横截面为分叉结构，所述第二喷淋结构上的分叉结构和所述第一喷淋结构上的分叉结构交错分布，所述第二喷淋结构上的分叉中心和每个分叉端上均设置有一雾化器。4.根据权利要求3所述的天然气与水多级雾化混合装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑学齐，贺甲元，王海波，杨科峰，李宁，张乐，杨立红，柴国兴，陈旭东，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：