[发明专利]水合反应装置

说明书

本发明涉及混合气体分离技术领域，具体地涉及一种水合反应装置和分离混合气体的方法。一种水合反应装置，包括反应器和用于控制反应器内部压力的压力控制阀，反应器包括控温壳、导热隔板和用于存设生成液的多孔介质填料，控温壳包括与导热隔板相连的内壳体和围贴在内壳体外侧的相变储热壳体，多孔介质填料接触地设置在导热隔板上，控温壳上设置有进气口和出气口，压力控制阀与出气口相连通，以控制反应器内的压力。本发明的水合反应装置，多孔介质填料通过导热隔板、内壳体与相变储热壳体相连，相变储热材料在外界温度变化的同时可以保持自身温度处于稳定状态，从而使得多孔介质填料的温度也处于稳定状态，提高水合反应效率。

技术领域

本发明涉及混合气体分离技术领域，具体地涉及一种水合反应装置。

背景技术

随着经济的发展，工业生产和人类生活对于各类气体的需求量急剧增加，对于气体纯度有特定的要求。而自然界中和工业生产中产出的多为气体混合物，需要应用一定的物理或化学手段将所需气体与杂质气体分离，这涉及到气体分离技术。

气体水合物是气体与生成液在特定的温度和压力条件下生成的固体物质。不同气体水合物的生成条件有所差异，根据这一差异，通过控制温度压力条件，可以将混合气体中的某些组分固定在水合物中，从而实现混合气体的分离。与传统的分离方法相比，水合物法分离混合气体在设备投资、能耗和操作成本等方面具有更大的优势，同时该技术适用范围广，可用于煤层气、天然气、沼气、加氢尾气和烟气以及其他混合气体的分离提纯因此受到人们的普遍关注，具有广阔的应用前景。

目前，水合物法分离混合气体尚未进入工业化应用阶段，其分离速率和分离效果仍有待提高。气液接触面积小是影响水合物法应用的重要因素，促进气液接触的方法有机械搅拌法、喷洒法、鼓泡法以及气液逆流接触法等，然而这些方法的效果有限；同时在水合物生成过程中会产生大量反应热，从而阻碍水合物进一步生成，同样地，在对气体进行解吸时，由于水合物分解吸热，也会阻止水合物进一步分解，严重影响混合气体的分离速率，处理这个问题的常用方法是使用恒温设备来维持温度稳定，但在工业化生产中这种方式能耗较高，不利于控制成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的现有水合分离混合气体的方法反应温度难以控制导致分离速率较低的问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种水合反应装置，包括反应器和用于控制所述反应器内部压力的压力控制阀，所述反应器包括可调节壳体温度的控温壳、用于传导所述控温壳温度的导热隔板和用于存设生成液的多孔介质填料，所述控温壳包括与所述导热隔板相连的内壳体和围贴在所述内壳体外侧的相变储热壳体，所述多孔介质填料接触地设置在所述导热隔板上，所述控温壳上设置有用于混合气体进入的进气口和用于气体输出的出气口，所述压力控制阀与所述出气口相连通，以控制所述反应器内的压力。

优选的，所述出气口包括用于排出混合气体中不与所述生成液水合的组分的第一出气口和用于排出混合气体中与所述生成液水合的组分的第二出气口，所述压力控制阀包括与所述第一出气口相连通的第一背压阀和与所述第二出气口相连通的第二背压阀。

优选的，所述控温壳包括相变储热壳体和间隔地围设在所述相变储热壳体外侧的外壳体，所述相变储热壳体、所述外壳体之间限定控温流道，所述外壳体下部开设有用于向所述控温流道注入冷却液的冷却液入口，所述外壳体上端开设有用于所述冷却液流出的所述冷却液出口。

优选的，所述外壳体设置为保温壳体。

优选的，所述反应器包括设置在所述控温壳底部用于排出所述控温壳内部积液的排液管，所述排液管上设置有排液阀。

优选的，所述反应器包括用于向所述多孔介质填料上滴淋生成液的补液器和与所述补液器相连的用于向所述补液器运送液体的补液管，所述补液器设置在所述控温壳内部的所述多孔介质填料上方，所述补液管的进口端设置有补液控制阀。