[发明专利]一种水合物分解器、混合气分离系统及分离方法

说明书

本发明公开了一种水合物分解器、混合气分离系统及分离方法，所述水合物分解器包括浆液分离单元和分解单元，所述浆液分离单元和分解单元通过连接通道连通；所述浆液分离单元经滤网隔板组件分成上下两部分；所述分解单元自上而下依次设置有水合物分解气出口、连接通道接口和再生液储液槽。本发明所述分解器能够对具有流动性的水合物浆液进行高效分解，且极大降低了水合物浆液加温分解和分解后再生工作液降温回用的能耗。本发明还提供一种混合气分离系统和方法，通过水合物浆液形式进行物料输送，配合本发明的水合物分解器，可以保证水合物良好的流动性，确保分离装置连续性、规模化、长周期稳定运行。

技术领域

本发明属于气、液、固相分离领域，具体涉及一种水合物分解器及利用水合物技术分离混合气的系统和方法。

背景技术

水合物技术是近年来国内外研究的热点，除了作为能源开发利用，气体水合物相关技术衍生出了许多新的应用，用于气体储运、混合气及溶液分离、污水处理、海水淡化、CO₂封存、蓄冷技术等诸多领域。2014年，“第八届国际天然气水合物大会”在北京召开，是该项大会首次在发展中国家举行，表明我国水合物研究水平已得到世界认可，同时也将势必引发国内新一轮能源开发和水合物相关技术研究的热潮。在众多水合物技术应用中，混合气分离技术凭借流程简单、条件温和、操作灵活、绿色无污染等优点受到大量关注。水合物技术分离混合气的原理是不同气体形成水合物的压力相差很大，利用不同气体形成水合物的压力差异，通过控制生成条件，即可实现混合气体组分的分离。目前，水合物分离技术被报道应用于天然气、烟气、煤层气、合成气、炼厂气和沼气等诸多领域气体净化和提纯的研究。

水合物的生成过程与结晶生成机理相似，包括成核和生长两个过程，传统水合物法分离气体的液相采用水溶液，生成的水合物为一般为结晶形态，水合物会在气-液界面处结块，阻碍气-液两相接触，降低水合速度，并且形成的水合物流动性较差，容易聚集堵塞，直接制约了水合物相关技术的连续性、规模化应用。但目前很多研究和专利并未对水合物流行性问题进行考虑，如专利CN1301684A、CN1272618A、CN101428190A等，因此也制约着其技术的工业化应用。为解决水合物的流动性问题，日本三井造船株式会社将水合物加工成球状颗粒进行输送，需要进行脱水工序，再利用造粒机对脱水后的水合物进行加工，流程复杂。专利CN103030494A、CN101530719A、CN101554560A、CN1762929A等采用水合物浆液形式，将水合物和未反应生成水合物的溶液一起循环输送来解决流动性问题，但却造成水合物分解时需要对混合浆液整体升温，分解释放气体后再进行整体降温，极大增加了能耗，提高了运行成本。

发明内容

针对现有水合物法分离混合气体技术流动性差，水合物分解能耗较高的问题，本发明提供一种水合物分解器、混合气分离系统及分离方法，可以保证水合物良好的流动性，确保分离装置连续性、规模化、长周期稳定运行的同时，大大降低了维持水合物流动性所带来的水合物分解及降温能耗增高的问题。

第一方面，本发明提供一种水合物分解器，所述水合物分解器包括浆液分离单元和分解单元，所述浆液分离单元和分解单元通过连接通道连通；所述浆液分离单元经滤网隔板组件分成上下两部分，上部自上而下依次设置有水合物浆液入口、清洗液入口、连接通道接口，下部为冷清液储液槽，储液槽底部设有冷清液出口；所述分解单元自上而下依次设置有水合物分解气出口、连接通道接口和再生液储液槽，再生液储液槽内设置有换热单元、汽提气入口、再生水合物工作液出口。

上述水合物分解器中，所述连接通道为水平设置或者是呈一定角度倾斜设置，当倾斜设置时，使浆液分离单元连接通道接口高于分解单元连接通道接口，倾斜角度与水平面成10°～60°，优选15°～45°。连接通道的下平面置于浆液分离单元垂直高度的1/2～3/4处。