[发明专利]一种纳米气泡促进水合物生成的装置及方法

说明书

本发明属于能源与环境领域，涉及到一种纳米气泡促进水合物生成的装置及方法。装置包含注气系统、微纳米气泡溶液制备系统、水合物生成系统、温度控制系统、数据采集系统、抽气系统。反应釜内放有搅拌转子，可以在促进气液两相混合，加快水合物形成；温度控制系统可以精确的控制水浴操作台的温度，从而控制反应釜内的温度；数据采集系统可以实时采集温度、压力信号，并进行实时分析；注气系统可以恒压或恒容向反应釜内注入气体，使反应釜内压力达到设定值；微纳米气泡溶液制备系统可以快速制备含纳米气泡溶液。利用该方法制备水合物，可以大幅度减少水合物的生成时间、提高水合物的生成概率，对水合物法储运天然气有着较大指导、应用意义。

技术领域

本发明属于能源与环境领域，涉及到一种促进水合物生成的装置及方法。

背景技术

随着天然气资源在国民生产和生活中的地位日益重要，加快发展天然气储运技术也就成为有效利用天然气资源的关键。相比于石油、煤炭等资源，由于天然气自身的可扩散性搞，导致其运输难度和成本较高。目前，实际应用的储运方式有:管道输送(PNG)和液化天然气输送(LNG)。世界上目前约有75％的天然气采用管道输送(PNG)，25％的天然气采用液化天然气输送(LNG)。PNG适合陆地和近海运输，LNG适合跨洋长距离运输。但是两种运输方式均存在前期投资大、后期运行维护难等问题，因此，以PNG法和LNG法输送不具有经济优势，水合物法天然气储运技术(NGH)是一种安全可靠、运输成本低的储运方式。

NGH的技术原理是基于水合物的物理化学特性，天然气和水在低温(-5-15℃)高压(1-2MPa)下可以生成天然气水合物，在高温低压下又可以分解为天然气和水。同时，天然气水合物具有较高的能量密度，在标准状态下，1m³的天然气水合物理论上可以储存150-180m³的天然气。这些特性使得NGH储运具备储存空间小、储运灵活、成本较低等特点。因此NGH技术是一种极具发展潜力的新技术。

发明内容

为了使水合物生成更加快速，本发明提供了一种纳米气泡促进水合物生成的装置及方法。

本发明的技术方案如下：

一种纳米气泡促进水合物生成的装置，包括注气系统、微纳米气泡溶液制备系统、水合物生成系统、温度控制系统、数据采集系统、抽气系统；

所述注气系统包括顺次连接的气源1、第一输气管路2、第一输气控制阀门3、注气泵4、第二输气控制阀门5、第二输气管路6、第三输气控制阀门13；气源用于提供实验需要的气体；所述注气泵4用于对来自气源的气体进行加压或降压、存储气体、并将压力处理后的气体通入所述第二输气管路6中；

所述微纳米气泡溶液制备系统包括微纳米气泡发生器33、第一注气管路7、第一注气控制阀门8、进水控制阀门12、进水管路9、第一出水管路10、第一出水控制阀门11、蓄水槽32、第二出水控制阀门31、第二出水管路30；所述第一注气管路7与第二输气管路6连接用于向微纳米气泡发生器33注气；微纳米气泡发生器分别通过进水管路9和第一出水管路10与蓄水槽32连接；所述进水管路9用于向微纳米气泡发生器注水；所述第一出水管路10用于微纳米气泡发生器排水；所述蓄水槽用于微纳米气泡发生器的水循环；所述第二出水管路用于将气泡溶液注入水合物反应釜29中；

所述水合物生成系统包括水合物反应釜29、磁力搅拌转子28、磁力控制器26、第二注气控制阀门14、第二注气管路34，所述水合物反应釜用于承受高压、低温的环境及提供水合物生成场所；所述磁力搅拌转子用于搅拌所述水合物反应釜内的溶液，加大气液接触面积；所述磁力控制器用于控制所述磁力搅拌转子的转动速率；所述第二注气管路与第二输气管路6连接，用于向水合物反应釜内注入实验所需气体；

所述温度控制系统包括水浴冷却机27、外置水浴箱24，所述水浴冷却机用于系统降温，提供冷源；所述外置水浴箱用于给水合物反应釜提供所需要的低温环境；