天然氣水合物合成搖擺板式反應釜系統技術方案

本發明專利技術提供一種天然氣水合物合成搖擺板式反應釜系統天然氣水合物合成搖擺板式反應釜系統，包括反應釜和搖擺系統，所述搖擺系統頂端設置有第一夾套和第二夾套，所述搖擺系統與反應釜通過第一夾套、第二夾套連接，所述搖擺系統包括固定支承桿、可伸縮式支撐桿；固定支承桿頂部通過第一球形鉸鏈與第一夾套相連接，可伸縮式支撐桿頂部通過第二球形鉸鏈與第二夾套相連接；所述可伸縮式支撐桿底部有活塞，活塞設置在活塞缸內，活塞缸通過液壓泵液壓回路與液壓油箱連通，液壓回路上安裝有截止閥和調節閥。克服了已有水合物合成反應釜只采用了一種機械強化作用增強天然氣水合物快速合成過程中傳質傳熱效果的不足。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及機械領域，尤其涉及天然氣水合物合成搖擺板式反應釜系統。
技術介紹
目前，國內外對天然氣水合物快速合成方法主要包括：機械強化快速合成，化學強化快速合成及外場作用下的快速合成。其中機械強化作用通過增大氣液接觸面積，加大氣體在水中的溶解度，從而實現天然氣水合物的快速合成，目前國內外針對水合物的合成機械強化方法主要有攪拌法，噴淋法及鼓泡法。攪拌法即攪拌葉片旋轉使氣液接觸面由圓形變為錐形，增大氣液接觸面積，強化傳質傳熱過程，進而縮短水合物合成的成核時間和生長時間，提高水合速率，；噴淋法是通過噴嘴將主體水進行霧化，與反應釜內的氣體進行接觸，強化氣液接觸面積，進而提高水合反應速率，促進水合物的快速合成；鼓泡法利用孔板鼓泡來增大氣液接觸面積，增強氣體對液體的擾動，從而縮短天然氣水合物形成誘導期，促進天然氣水合物的快速合成。上述水合物快速合成機械強化方法只采用了一種機械強化作用增強天然氣水合物快速合成過程中的傳質傳熱效果，并沒有采用兩種機械強化作用的疊加效果增強天然氣水合物快速合成過程中的傳質傳熱效果。
技術實現思路
本專利技術的目的在于解決上述現有技術存在的缺陷，提供一種能夠提高天然氣水合物效率的搖擺板式反應釜系統。天然氣水合物合成搖擺板式反應釜系統，包括反應釜和搖擺系統，所述搖擺系統頂端設置有第一夾套和第二夾套，所述搖擺系統與反應釜通過第一夾套、第二夾套連接，所述搖擺系統包括固定支承桿、可伸縮式支撐桿；固定支承桿頂部通過第一球形鉸鏈與第一夾套相連接，可伸縮式支撐桿頂部通過第二球形鉸鏈與第二夾套相連接；所述可伸縮式支撐桿底部有活塞，活塞設置在活塞缸內，活塞缸通過液壓泵液壓回路與液壓油箱連通，液壓回路上安裝有截止閥和調節閥。所述的可伸縮式支撐桿上安裝有位移傳感器。所述的反應釜，包括筒體和多個篩板，所述筒體的兩端通過筒體法蘭和螺栓分別連接連接進口平蓋封頭和出口平蓋封頭；所述的進口平蓋封頭上設置有氣體進口、溫度傳感器、壓力傳感器、進液口；所述的出口平蓋封頭上設置有液體出口、出氣口；所述篩板垂直的設置在反應釜內部，所述篩板中心安裝在軸上，所述篩板與軸之間通過鍵連接固定。所述的篩板上有篩孔，篩板邊緣有一缺口，多片篩板平行安裝在軸上，缺口錯開安裝。本專利技術提供的天然氣水合物合成搖擺板式反應釜系統，由于在釜體上設置了溫度傳感器、壓力傳感器，從而可以根據獲取的溫度、壓力來調整天然氣水合物的合成效率。并且通過搖擺系統克服了已有水合物合成反應釜只采用了一種機械強化作用增強天然氣水合物快速合成過程中傳質傳熱效果的不足。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖；圖2為本專利技術的反應釜結構示意圖；圖3為本專利技術的篩板結構示意圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面本專利技術中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。如圖1所示，天然氣水合物合成搖擺板式反應釜系統，包括反應釜5和搖擺系統15，所述搖擺系統15頂端設置有第一夾套6-1和第二夾套6-2，所述搖擺系統15與反應釜5通過第一夾套6-1、第二夾套6-2連接，所述搖擺系統15包括固定支承桿1、可伸縮式支撐桿8；固定支承桿1頂部通過第一球形鉸鏈2-1與第一夾套6-1相連接，可伸縮式支撐桿8頂部通過第二球形鉸鏈2-2與第二夾套6-2相連接；所述可伸縮式支撐桿8底部有活塞9，活塞9設置在活塞缸10內，活塞缸10通過液壓泵13液壓回路與液壓油箱14連通，液壓回路上安裝有截止閥12和調節閥11。所述的可伸縮式支撐桿8上安裝有位移傳感器7。如圖2所示，所述的反應釜5，包括筒體5-1和多個篩板3，所述筒體5-1的兩端通過筒體法蘭和螺栓分別連接連接進口平蓋封頭5-2和出口平蓋封頭5-3；所述的進口平蓋封頭5-2上設置有氣體進口5-4、溫度傳感器5-5、壓力傳感器5-6、進液口5-9；所述的出口平蓋封頭5-3上設置有液體出口5-8、出氣口5-7；所述篩板3垂直的設置在反應釜5內部，所述篩板3中心安裝在軸4上，所述篩板3與軸4之間通過鍵連接固定。如圖3所示，所述的篩板3上有篩孔，篩板3邊緣有一缺口，多片篩板3平行安裝在軸4上，缺口錯開安裝。篩板3由軸4固定置于反應釜5釜體內，通過篩板3來加速天然氣水合物的合成。所述反應釜5筒體5-1上安裝有搖擺系統15，搖擺系統15由液壓泵等提供動力，通過可伸縮式支撐桿8帶動筒體5-1運動加速天然氣水合物的合成。反應釜5是水合物制備系統的核心設備，為臥式三類壓力容器，釜體周圍被換熱夾套包裹進行制冷；將篩板3固定在軸4上，軸4的兩端并沒有固定而是緊挨著兩端的壁面，防止在搖擺的過程中與釜體發生碰撞。反應釜5主要與搖擺系統15配合使用，實現快速合成的功能。反應釜設計參數如下：設計壓力：16MPa設計溫度：-15～40℃釜體尺寸：Φ308×430(mm)腔體總容積：5L最高工作壓力：12MPa工作溫度：0℃～30℃水壓實驗壓力：20MPa工作介質：水和天然氣、化學試劑等主體材質：0Cr18Ni10Ti或采用合金鋼加不銹鋼316材質防腐層設計壽命：30年。反應釜中篩板3上的篩孔大小不一，按一定規律分布排列。當反應釜5上下搖擺的過程中，反應釜5中的液體通過篩板3上大小不一的孔形成液滴向下滴落，氣體在釜內上升的過程中通過篩板3上的孔形成氣泡，這就達到了鼓泡式反應釜的效果；在反應釜5上下搖擺運動中，釜中的液體劇烈的運動，從而達到了攪拌式反應釜的效果。篩板3上設置缺口及直徑不同的孔，其目的是當直徑較小的孔被水合物顆粒堵住時，液體可以從直徑較大的孔或缺口通過流到下一個篩板，達到增強湍流、強化傳質、增加流程的效果。篩板設計參數如下：設計壓力：16MPa設計溫度：-15～40℃篩板尺寸：Φ150×20(mm)最高工作壓力：12MPa工作溫度：0℃～30℃水壓實驗壓力：20MPa工作介質：水和天然氣、化學試劑等主體材質：0Cr18Ni10Ti或采用合金鋼加不銹鋼316材質防腐層設計壽命：30年。通過夾套將反應釜5固定在搖擺系統15上。反應釜5的搖擺運動由液壓泵13提供動力，液壓泵13通過將液壓油輸入活塞9下方，擠壓活塞9向上運動；當可伸縮式支撐桿8達到最高點時，關閉截止閥12，采用反應釜5的一部分重力、可伸縮式支撐桿8的重力以及液壓油的重力提供動力將液壓油擠入液壓油箱14中，通過調節閥11來控制液壓油的輸出速度，從而控制可伸縮式支撐桿8的下降速度。當反應釜5達到最高點或者最低點時，需要停留一段時間保證液體能完全滴落到底部，完成液體與氣體充分接觸的過程。液壓泵13以及截止閥12、調節閥11的控制均是通過位移傳感器7采集的數據反饋回系統，通過電腦處理從而實現自動控制。釜體采用304奧氏體不銹鋼，設計壓力為12Mpa，釜內為高壓氣液兩相介質，設計過程采用常規的壓力容器設計方法，符合GB150-98《鋼制壓力容器》技術法規，設計主要內容包括釜體設計，法蘭設計，密封設計，強度校核及水壓試驗。通過對天然氣水合物在熱力學方面進行的研究，發現低溫、高壓是維持天然氣水合物的必要條件。水合反應釜的設計滿足天然氣水合物生成過程中的實驗要求本文檔來自技高網...

【技術保護點】
天然氣水合物合成搖擺板式反應釜系統，其特征在于，包括反應釜(5)和搖擺系統(15)，所述搖擺系統(15)頂端設置有第一夾套(6?1)和第二夾套(6?2)，所述搖擺系統(15)與反應釜(5)通過第一夾套(6?1)、第二夾套(6?2)連接，所述搖擺系統(15)包括固定支承桿(1)、可伸縮式支撐桿(8)；固定支承桿(1)頂部通過第一球形鉸鏈(2?1)與第一夾套(6?1)相連接，可伸縮式支撐桿(8)頂部通過第二球形鉸鏈(2?2)與第二夾套(6?2)相連接；所述可伸縮式支撐桿(8)底部有活塞(9)，活塞(9)設置在活塞缸(10)內，活塞缸(10)通過液壓泵(13)液壓回路與液壓油箱(14)連通，液壓回路上安裝有截止閥(12)和調節閥(11)。

【技術特征摘要】
1.天然氣水合物合成搖擺板式反應釜系統，其特征在于，包括反應釜(5)和搖擺系統(15)，所述搖擺系統(15)頂端設置有第一夾套(6-1)和第二夾套(6-2)，所述搖擺系統(15)與反應釜(5)通過第一夾套(6-1)、第二夾套(6-2)連接，所述搖擺系統(15)包括固定支承桿(1)、可伸縮式支撐桿(8)；固定支承桿(1)頂部通過第一球形鉸鏈(2-1)與第一夾套(6-1)相連接，可伸縮式支撐桿(8)頂部通過第二球形鉸鏈(2-2)與第二夾套(6-2)相連接；所述可伸縮式支撐桿(8)底部有活塞(9)，活塞(9)設置在活塞缸(10)內，活塞缸(10)通過液壓泵(13)液壓回路與液壓油箱(14)連通，液壓回路上安裝有截止閥(12)和調節閥(11)。2.根據權利要求1所述的天然氣水合物合成搖擺板式反應釜系統，其特征在于，所述的可伸縮式支撐桿(8)上...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賴科，孟曉平，劉艷軍，郭平，李清平，王國榮，付強，
申請(專利權)人：西南石油大學，
類型：發明
國別省市：四川;51