【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水合物法分离气体，特别涉及一种水合物法连续气体分离系统。
技术介绍
1、气体水合物是气体和水在高压低温下形成的类冰状的结晶化合物。由于不同气体形成水合物的温度、压力不同，这就使水合物法分离气体的技术成为可能。当两种混合气a、b生成水合物时，由于a、b气体生成水合物的条件不同，易生成水合物的组分a会生成水合物浆液，不易生成水合物的组分b在气相中富集，然后将水合物浆液分解得到气体a，从而实现气体的分离。
2、水合物法气体分离技术主要应用在含有co2的混合气(烟气n2/co2、天然气ch4/co2、煤层气ch4/co2、合成气h2/co2)，烃类混合气(ch4、c2h6和c2h4等)，含氢混合气体(炼厂含氢气、乙烯裂解气、催化裂化干气等)以及其他混合气的分离。基于水合物的气体分离过程已经得到广泛的研究，但是基于水合物的气体分离方法也有其自身的问题。首先，目前大多数研究都是基于实验室规模的小型设备进行的，并且上述研究都是使用间歇式或半间歇式分离方法进行。在间歇式操作中，连续生产纯化气体需要两套或更多套反应器，不能同时从生成水合物的反应器中取出气相，气体分离不能连续进行操作，并且生成水合物的水溶液没有循环再次使用。因此为了将基于水合物的气体分离技术应用于工业，有必要开发应用连续气体分离工艺的系统。
3、因此，为了将基于水合物的气体分离技术应用于工业，实现有效的连续气体分离且最大限度地节约能耗，亟需一种可以进行连续气体分离，且能实现热量耦合和全塔能量优化的系统。
4、公开于该
技术介绍
部分的信
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种水合物法连续气体分离系统，通过反应釜的数量选择、布置方式以及时序的特殊设计，可有效解决水合物法气体分离过程中的连续化、规模化问题。
2、本专利技术的另一目的在于，综合考虑水合物的生成过程为放热过程且化解过程为吸热过程，结合水合和分解的过程特点和级间关系，实现热量耦合和全系统能量优化。
3、本专利技术的另一目的在于，通过反应釜中的扰动混合单元可实现气液的强化传质，进而提高水合物的生成效率。
4、为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种水合物法连续气体分离系统，其特征在于，包括：反应釜，其数量为8n个，n为正整数；每一个所述反应釜均顺序进行进料-水合-排气-化解四个工序；在同一时间，所述8n个反应釜中，其中3n个进行水合工序，另外3n个进行化解工序，另外n个进行排气工序，另外n个进行进料工序。
5、进一步，上述技术方案中，8n个反应釜可呈两行排布，相邻反应釜边对边贴合设置，两行中相应位置的反应釜形成热量耦合；当第一行中的部分反应釜进行水合工序时，第二行中与所述第一行水合反应釜相邻的反应釜进行化解工序。
6、进一步，上述技术方案中，四个工序可包括16个时序；其中进料工序包含2个时序，水合工序包含6个时序，排气工序包含2个时序，化解工序包含6个时序。
7、进一步，上述技术方案中，反应釜的横截面形状均可设置为正六边形。
8、进一步，上述技术方案中，反应釜中可设置扰动混合单元，该扰动混合单元包括：旋转轴，其为中空结构并与混合气进口连通；螺旋叶片，其沿所述旋转轴螺旋盘绕并沿轴向延伸，所述螺旋叶片上均匀间隔设置气孔，气孔通过叶片的中空通道与所述旋转轴连通，在接收来自中空旋转轴内的混合气体后，气孔喷出的混合气倾斜向下；混合气对叶片的反作用力驱动螺旋叶片旋转。
9、进一步，上述技术方案中，气孔可沿螺旋叶片的延伸方向设置多组，每组气孔间隔可设置为1/8螺旋。每组气孔数量可以采用2至5个。
10、进一步，上述技术方案中，旋转轴与电机连接，当进气结束后，电机带动螺旋叶片反向旋转并在液面以上的气孔附近形成负压区，将液面以上的混合气吸入旋转轴的中空结构中，吸入的混合气向下运行与工作液混合。
11、进一步，上述技术方案中，每个反应釜均可设有独立的进气口和进液口；每个反应釜可设有一个出气口。出气口可用于在水合工序后将目标气体排出，在化解工序中将尾气排出。
12、进一步，上述技术方案中，每个反应釜外部均可设有高低温浴槽，高低温浴槽可在首次水合、化解过程中执行温度控制，当所有反应釜均进气完毕后则停止运行。
13、进一步，上述技术方案中，本专利技术的系统还可包括：进气单元，其通过高压气瓶供气，混合气经冷却后根据工序需要导入相应反应釜的进气口；进液单元，其将冷却后的水合工作液泵送至每个反应釜的进液口。
14、进一步，上述技术方案中，水合工作液可以为混合后的循环水与水合促进剂；该水合促进剂可以采用四氢呋喃或四丁基溴化铵。
15、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
16、1)本专利技术采用多个反应釜运行操作，解决了水合物法生成缓慢，不能实现水合物法连续气体分离的应用难题；
17、2)本专利技术的反应釜采用特殊的截面形状且使用特殊的排布方式，利用水合的放热和化解的吸热特点，在反应釜之间进行热量交换，可最大限度内节约能源；
18、3)本专利技术为了实现气体的连续分离以及各工序的有效衔接，综合考量水合、化解过程需要的时间周期，将反应釜的数量设置为8的倍数，经实验证明，系统的运行效率最高，通过灵活增加反应釜的数量，从而实现气体处理量的灵活控制；
19、4)本专利技术使得每一个反应釜均顺序并周期性地进行进料-水合-排气-化解四个工序，且四个工序设计为16个时序，可使所有反应釜进行时序的有效衔接，每个时序每个反应釜都在运行，充分保证运行效率；
20、5)本专利技术采用反应釜相邻布置(即水合釜与化解釜相邻)，水合物生成过程放出的热量可用于化解过程，系统正常运转后能耗基本为零；
21、6)本专利技术反应釜的横截面形状采用正六边形可实现密合度最高，所需材料最少以及使用空间最大；
22、7)本专利技术在反应釜中使用扰动混合单元，通过中空的旋转轴以及带有气孔的螺旋叶片等结构，在通入混合气的过程中借助进气压力实现了气液的鼓泡混合，增加了气液接触面积，同时在鼓泡时能够将气体的压力能转化为动能，带动螺旋叶片的搅拌(即自驱搅拌)，实现了鼓泡和搅拌的同时强化；
23、8)本专利技术在反应釜进气完毕后，可以通过电机驱动螺旋叶片反向旋转，将工作液液面上部的气体吸入旋转轴，进而在液面下部再一次形成鼓泡混合，实现气液的强化传质，进而提高水合物的生成效率。
24、上述说明仅为本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本专利技术的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本专利技术的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
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1.一种水合物法连续气体分离系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述8n个反应釜呈两行排布，相邻反应釜边对边贴合设置，两行中相应位置的反应釜形成热量耦合；当第一行中的部分反应釜进行水合工序时，第二行中与所述第一行水合反应釜相邻的反应釜进行化解工序。
3.根据权利要求2所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述四个工序包括16个时序；其中进料工序包含2个时序，水合工序包含6个时序，排气工序包含2个时序，化解工序包含6个时序。
4.根据权利要求3所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述反应釜的横截面形状均为正六边形。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述反应釜中设置扰动混合单元，该扰动混合单元包括：
6.根据权利要求5所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述气孔沿螺旋叶片的延伸方向设置多组，每组气孔间隔1/8螺旋。
7.根据权利要求6所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述每组气孔数量为2
8.根据权利要求5所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述旋转轴与电机连接，当进气结束后，所述电机带动螺旋叶片反向旋转并在液面以上的气孔附近形成负压区，将液面以上的混合气吸入所述旋转轴的中空结构中，吸入的混合气向下运行与所述工作液混合。
9.根据权利要求1所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，每个所述反应釜均设有独立的进气口和进液口；每个所述反应釜设有一个出气口。
10.根据权利要求9所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述出气口用于在水合工序后将目标气体排出，在化解工序中将尾气排出。
11.根据权利要求4所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，每个所述反应釜外部均设有高低温浴槽，所述高低温浴槽在首次水合、化解过程中执行温度控制，当所有反应釜均进气完毕后则停止运行。
12.根据权利要求9所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述系统还包括：
13.根据权利要求12所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述水合工作液为混合后的循环水与水合促进剂；该水合促进剂为四氢呋喃或四丁基溴化铵。
...【技术特征摘要】
1.一种水合物法连续气体分离系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述8n个反应釜呈两行排布，相邻反应釜边对边贴合设置，两行中相应位置的反应釜形成热量耦合；当第一行中的部分反应釜进行水合工序时，第二行中与所述第一行水合反应釜相邻的反应釜进行化解工序。
3.根据权利要求2所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述四个工序包括16个时序；其中进料工序包含2个时序，水合工序包含6个时序，排气工序包含2个时序，化解工序包含6个时序。
4.根据权利要求3所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述反应釜的横截面形状均为正六边形。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述反应釜中设置扰动混合单元，该扰动混合单元包括：
6.根据权利要求5所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述气孔沿螺旋叶片的延伸方向设置多组，每组气孔间隔1/8螺旋。
7.根据权利要求6所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述每组气孔数量为2至5个。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛倩，李遵照，王晓霖，孙小喆，刘名瑞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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