[发明专利]一种双绞笼式水合物连续反应装置

说明书

本发明属于天然气水合物生产和应用技术领域，涉及一种双绞笼式水合物连续反应装置，主体结构包括储气罐、双绞笼反应釜、水罐、水合物收集罐和电机，储气罐与双绞笼反应釜连接，双绞笼反应釜分别与水罐和水合物收集罐连接，双绞笼反应釜由电机驱动，利用上筒体的绞笼叶片的旋转搅拌减缓微液滴下落的速度，加大微液滴的分散程度，增加气液接触面积，增长微液滴的转化时间，提高转化率和储气率，同时，利用下筒体的绞笼杆的螺旋输运对水合物进行二次强化转化和输送，双绞笼反应釜的上筒体与下筒体的结构分布和连接方式可根据需求变化，将刚性连接的水合物通道变为柔性管路的连接通道时，能够实现上筒体和下筒体同时变换不同倾角，获得最佳反应效果。

技术领域：

本发明属于天然气水合物生产和应用技术领域，具体涉及一种双绞笼式水合物连续反应装置，实现天然气水合物高效、快速、连续反应。

背景技术：

天然气作为一种优质、高效和清洁的低碳能源，提高其在一次能源消费结构中的占比能够有效降低含碳、氮、硫废气和固体颗粒的排放。随着环保力度的不断加大，天然气消费量保持高速增长。但是，现阶段在天然气供应、储存调峰、输送和消费的产业链中，存在天然气供应量不足、气源供应结构单一、输送-储气-调峰基础设施缺乏等问题，加速天然气调峰储气设施建设是基本的解决措施。目前，天然气储运的主要方式——管道天然气储运(PNG)、液化天然气储运(LNG)、压缩天然气储运(CNG)各有突出的优势与缺陷，开发新型高效的天然气储运方式具有重要的意义。天然气水合物作为一种新型天然气储运方式(NGH)已经得到了工业界和学术界的广泛关注和认可。

天然气水合物储气倍数高、储存条件温和、安全性高，是理想的储运天然气的方式。然而水合物法储运天然气还存在着许多尚未完全解决的技术难题，例如，天然气水合物生成过程诱导期长、后期生长缓慢和水转化率低，人们开始寻找促进天然气水合物快速生成的方法：中国专利201710366669.6公开的一种快速合成天然气水合物样品的方法，包括以下步骤：A，将冰粉以目标水合物合成形态填入反应釜的样品腔中，然后在低于冰点的恒定反应温度下，将水合物形成气注入反应釜内至釜内压力高于生成目标水合物样品所需的压力，使所述水合物形成气与冰粉持续合成水合物样品；B，当釜内压力的降低速率低于0.2MPa/天时，将反应温度提高并恒定在冰点以上、水合物样品的相平衡温度以下，使剩余冰粉融化为水，所述水与水合物形成气进一步持续合成水合物样品；C，将反应温度降低并恒定在冰点以下，使剩余的水转化为冰粉；所述冰粉与水合物形成气再进一步持续合成水合物样品；D，重复步骤B-C，直至冰粉完全转化为水合物样品；中国专利202010157613.1公开的天然气水合物产品连续快速生产的方法，包括以下步骤：往乳液配制器中按设定比例泵入水、油-环戊烷-乳化剂混合溶液，总液量为容器体积的3/4，开启搅拌器让体系分散均匀形成水/油-环戊烷乳液；将配样器顶部抽真空，注入适量的天然气，让油预先溶解饱和天然气；将水合物合成塔抽真空，再通过塔底的天然气注入口注入一定压力的天然气；开启制冷控制单元，给配样器和水合物合成塔降温，降温过程给配样器及时补充天然气，保证配样器中压力在设定低温下天然气在水/油-环戊烷乳液中的水合物生成压力以下0.3MPa以内；将配样器中饱和了天然气的水/油-环戊烷乳液泵输至合成塔中，注入管线在塔内通过喷头注入乳液，乳液中环戊烷、水与天然气在合成塔中接触后快速生成水合物油浆液，及时通过注气管线向合成塔中补充天然气保持压力稳定；当合成塔中流体占据体积的4/5以上，开启塔底的水合物油浆液排出口，水合物油浆液经过节流阀进入过滤器，在过滤器中水合物晶体与油相、气相分离，留在网箱中的水合物晶体被收集、运输，从过滤器底部出来的油相和顶部出来的气相分别进入油相收集罐、闪蒸气收集罐，再次通过管线循环进入乳液配制器重复使用；中国专利200710032642.X公开的一种采用静态超重力快速制备天然气水合物的方法，至少包括如下步骤：a0、下述液体可以是低温水、低温水和冰粒形成的冰水混合物；a、将液体冷却加压，把来自井口的天然气冷却增压使其压力达到6至9兆帕；b、高压冷却液体从反应器的上部轴心位置喷入反应器，与此同时，高压冷却天然气沿反应器周向方向，紧贴反应器的内壁喷入反应器；c、冷却的天然气在反应器壁形成高速回旋气流，在下降过程中与高压冷却液体剧烈混合，回旋气流及水合物颗粒达到反应器底后再从反应器的轴心位置回旋上升，回旋上升气流夹带的水合物与反应器轴心位置的内冷却器碰撞并进行换热；d、反应中形成的水合物颗粒逐渐长大，在离心力作用沿反应器的内壁下滑，再经排料管路排出；回旋气流上升过程中，再次与喷嘴所喷出的高压冷却液体混合，速度降低后从排气口排出。