一种基于气体节流技术的连续式气体水合物浆合成方法与装置

摘要

本发明提供了一种基于气体节流技术的连续式气体水合物浆合成方法与装置，属于水合物技术应用领域，包括注水‐控温、注气‐水合物连续生成部分和水合物浆回收部分。注气‐水合物连续生成部分包括进气系统和循环系统。气体通过节流膨胀后进入反应器内，获得瞬时低温，促进水合物迅速生成。利用气体水合物密度于水的特性，待水合物颗粒上浮后自动流出反应器，实现水合物的连续生成。水合物浆过滤后得到的溶液可经循环流回反应器内，实现溶液的重复利用。本发明中π型水合物反应器设计新颖、简单，利于水合物收集；制备方法易于操作，进一步提高了水合物浆的生成效率和产出量。该合成方法及装置的设计灵活，亦可进行多项气体水合物合成方面的研究。

主权项

一种基于气体节流技术的连续式气体水合物浆合成装置，其特征在于，该装置包括π型水合物反应器、进气系统、收集装置、循环系统以及数据测量与控制系统，π型水合物反应器分别与进气系统、收集装置、循环系统以及数据测量与控制系统直接相连；π型水合物反应器分为左部和右部，右部为气体水合物的生成区，利用气体水合物密度低于水的特性，待气体水合物颗粒上浮后自动流到左部，左部为水合物浆的分离和收集区；π型水合物反应器包括制冷盘管、安全阀、细孔滤网、水合物浆出口以及出水口，制冷盘管位于π型水合物反应器内壁，用于准确控制π型水合物反应器内的温度；安全阀位于反应器左部上端；细孔滤网位于π型水合物反应器左部的下端，倾斜布置贴于π型水合物反应器内壁，对水合物浆进行初步过滤，水合物浆从水合物浆出口流出，该水合物浆出口无法使气体通过；出水口设置在π型水合物反应器左下端，用于溶液循环；π型水合物反应器的上端和下端均设有可自由拆卸的堵头，方便安装和维修；进气系统包括高压气罐、进气泵、气体节流装置、可控背压阀及干燥器，高压气源通过减压阀与进气泵相连，向π型水合物反应器内输送气体，使水合物生成环境处于气饱和状态，保证连续生成水合物；进气泵与气体节流装置连通，以恒定压力将气体输送到节流装置；气体节流装置位于π型水合物反应器右部下端，气体经节流装置流入π型水合物反应器；该节流装置为单向流通，仅允许气体流入；可控背压阀安装在π型水合物反应器右部上端，与干燥器连通，最终接入进气管路连接进气泵；收集装置包括固液混输泵、单向逆止阀以及水合物浆储存罐，固液混输泵通过单向逆止阀与水合物浆出口相连，用于收集所形成的水合物浆；收集到的水合物浆被回收到水合物浆储存罐中；循环系统包括液位传感器、单向逆止阀、抽液泵、进液泵和溶液罐，液位传感器安装在π型水合物反应器左部下端，用于测量过滤后得到的溶液高度；π型水合物反应器左部下端的出水口与单向逆止阀相连，只允许水从出口流出；抽液泵的进口与单向逆止阀相连，出口与进液泵连通；抽液泵根据过滤后得到的溶液高度自动运行，单向逆止阀跟随抽液泵的启停而开关；当过滤后得到的溶液高度大于设定值，表示水量过多，抽液泵自动启动将溶液抽出，单向阀门跟随打开，过滤后得到的溶液将重新补给到反应器内，实现溶液的重复利用；当过滤后得到的溶液高度小于设定值，抽液泵停止运行，单向阀随之自动关闭；连通溶液罐的进液泵自动运行，向反应器内补液，直到反应器左部的溶液液位高于设定值即停止运行；数据测量与控制系统包括温度传感器、压力传感器、数据转换模块和工控机，温度传感器和压力传感器安装在反应器上端，用于检测反应器内的温度和压力；温度传感器和压力传感器通过A/D转换模块与工控机相连，各泵、阀门均由工控机统一实行自动控制。