一種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置的制造方法
【專利摘要】一種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置，涉及一種瓦斯水合反應實驗裝置。為了解決利用現(xiàn)有的氣體水合反應裝置進行氣體水合反應時存在的氣體分子與水分子的接觸面恒定不變，物質(zhì)傳遞效率較低的問題，本實用新型包括反應釜、玻璃安裝槽、卡盤、釜蓋、視窗玻璃、視窗壓緊盤、卡盤箍、溫度傳感器插槽、循環(huán)泵進氣口、氣體分散器、循環(huán)泵出氣口、壓力傳感器插口，從動軸和軸套管；反應釜壁上對稱開有視窗；反應釜底部上設有溫度傳感器插槽；釜蓋中心設有釜蓋密封軸承；釜蓋上方設有軸套管；釜蓋上設有循環(huán)泵進氣口、循環(huán)泵出氣口和壓力感應器插口；釜蓋蓋在反應釜上，并通過卡盤箍和卡盤箍套固定。本實用新型適用于瓦斯水合反應實驗。
【專利說明】
一種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種氣體水合反應實驗裝置，尤其涉及一種瓦斯水合反應實驗裝置。
【背景技術】
[0002]氣體水合物是由一種或幾種烴類氣體在一定的溫度和壓力下和水作用生成的一種非化學計量的籠型晶體化合物。為了滿足工業(yè)應用需要，水合物的快速生成與分解成為氣體水合反應技術必須考慮的關鍵問題。因此開展瓦斯水合過程的研究顯得十分必要，瓦斯水合過程的一個影響因素就是強化手段，目前對瓦斯水合過程影響的強化手段包括化學物理法(添加化學試劑強化氣液接觸、促進水合物晶體成核并快速生長)和機械法(使用攪拌、噴霧、鼓泡等方式促進水合過程物質(zhì)與熱量傳遞，實現(xiàn)水合物快速生成)。
[0003]目前，氣體水合反應多集中于靜態(tài)反應釜內(nèi)，氣-水反應界面固定，在特定驅(qū)動力條件下會在界面處形成一層水合物薄膜，水合物薄膜阻礙氣體進一步向水面?zhèn)鬟f，阻礙氣體水合反應進一步發(fā)生。而應用攪拌水合反應裝置，一方面攪拌使得氣-水反應界面大大增加，氣體分子與水分子充分的接觸和滲透，大量的氣體分子吸附在水分子上面，加速了氣相在液相的溶解，另一方面飽和穩(wěn)定壓力越低，氣體在溶液中的溶解度也越大;攪拌加速分子擴散運動，使氣體分子快速充分分散到溶液分子間隙中，攪拌大大提高了氣體的溶解速率。
[0004]現(xiàn)階段應用機械攪拌法加快氣體水合反應的裝置多采用無級調(diào)速永磁旋轉(zhuǎn)攪拌裝置，葉片采用雙層布置，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍多集中于O?5000r/min的高速攪拌范圍，多為半連續(xù)攪拌型。上述水合反應攪拌裝置盡管機械強化方法作用突出，但能耗較大，其應用于氣體水和反應工業(yè)領域耗能不可忽略;另外，現(xiàn)有水合反應攪拌裝置無可視化觀測視窗，不能清除觀察到反應釜內(nèi)的宏觀反應，這從某種程度上限制了現(xiàn)階段氣體水合反應向縱深方向的發(fā)展;氣體水合反應過程是持續(xù)進行的，足夠的氣、液接觸、連續(xù)不斷的打破鎧甲效應，便可以保證氣體水合物大量、快速的生成，以滿足工業(yè)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型為了解決利用現(xiàn)有的氣體水合反應裝置進行氣體水合反應時存在的氣體分子與水分子的接觸面恒定不變，物質(zhì)傳遞效率較低的問題。
[0006]—種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置，包括反應釜、玻璃安裝槽、卡盤、釜蓋、視窗玻璃、視窗壓緊盤、卡盤箍、溫度傳感器插槽、循環(huán)栗進氣口、氣體分散器、循環(huán)栗出氣口、壓力傳感器插口，從動軸和軸套管；
[0007]反應釜腔體底部呈倒錐形，即錐形的錐尖部向下；反應釜底部、倒錐形的錐尖處設有排液口；
[0008]反應釜壁上對稱開有視窗，反應釜壁外側(cè)上、視窗對應的位置上設有玻璃安裝槽，玻璃安裝槽呈圓筒狀;玻璃安裝槽內(nèi)部設有視窗玻璃，視窗壓緊盤設置在玻璃安裝槽內(nèi)并將視窗玻璃壓緊；
[0009]反應釜外壁上靠近反應釜口處設有環(huán)形釜體卡槽;反應釜底部上設有溫度傳感器插槽；
[0010]從動軸包括從動輪、旋轉(zhuǎn)軸和多片扇葉;旋轉(zhuǎn)軸頂部連接從動輪，旋轉(zhuǎn)軸底部連接多片扇葉；
[0011 ] 釜蓋中心設有釜蓋密封軸承，旋轉(zhuǎn)軸垂直穿過釜蓋并通過釜蓋密封軸承與釜蓋連接；
[0012]釜蓋上方設有軸套管，旋轉(zhuǎn)軸位于軸套管內(nèi)部;軸套管頂部設有套管密封軸承，軸套管通過套管密封軸承與從動輪底部相連；
[0013]釜蓋上設有循環(huán)栗進氣口、循環(huán)栗出氣口和壓力感應器插口；循環(huán)栗進氣口、循環(huán)栗出氣口和壓力感應器插口上方分別設有接頭;循環(huán)栗進氣口的下端設有接頭，循環(huán)栗進氣口下端的接頭與氣體分散器連接，進行水合反應時，氣體分散器的氣體分散部位于水中；
[0014]卡盤呈圓環(huán)狀，即卡盤為回轉(zhuǎn)體狀結(jié)構(gòu);卡盤內(nèi)壁中心設有卡盤卡槽;卡盤外壁上部設有卡盤箍座，即卡盤外壁下部比卡盤外壁上部突出一部分，相比卡盤外壁上部，突出的部分沿卡盤外壁形成突出臺；卡盤沿中心線對稱分成兩個半圓環(huán)部分，方便卡盤的拆卸；
[0015]當進行水合反應時，釜蓋蓋在反應釜上，將釜蓋邊緣和反應釜口邊緣卡在卡盤卡槽內(nèi)(卡盤的下邊緣卡在釜體卡槽內(nèi))，實現(xiàn)釜蓋固定在反應釜上;將卡盤箍套在卡盤的卡盤箍座上;溫度傳感器設置在溫度傳感器插槽內(nèi)部，用于測量反應釜內(nèi)部水合物的溫度;在釜蓋上的壓力感應器插口內(nèi)插入壓力感應器;將循環(huán)栗分別連接釜蓋上的循環(huán)栗進氣口和循環(huán)栗出氣口；啟動循環(huán)栗栗入?yún)⑴c水合反應的瓦斯進行水合反應。
[0016]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0017]本實用新型拆卸簡單易用，并且氣體分散器能夠增加瓦斯等水合反應的氣體與水接觸和滲透的效率，提高水合反應效率；同時由于從動軸的攪拌作用能夠進一步提高氣體與水接觸和滲透的效率；同時本實用新型由于設置循環(huán)栗進氣口和循環(huán)栗出氣口，在水合反應時不但能夠提供極大的壓力，而且能夠使得瓦斯等水合反應的氣體與水不斷的接觸，能夠進一步提高氣體與水接觸和滲透的效率，提高水合反應效率。相比機械攪拌的氣體水合反應的裝置，本實用新型的水合反應效率提高40%以上;并且本實用新型的反應釜內(nèi)部的壓力能夠達到200Mpa，能夠提高水合反應效率。
[0018]相比現(xiàn)有的永磁旋轉(zhuǎn)攪拌裝置驅(qū)動的機械攪拌的氣體水合反應裝置，本實用新型能夠大量降低能耗;同時，本實用新型設有視窗能清楚觀察到反應釜內(nèi)的宏觀反應，這從某種程度上促進了氣體水合反應向縱深方向的發(fā)展。
【附圖說明】
[0019]圖1為可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為從動軸和釜蓋的結(jié)構(gòu)關系示意圖；
[0021 ]圖3為釜蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖3a為釜蓋的剖視圖，圖3b為釜蓋的俯視圖；
[0022]圖4為氣體分散器的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖4a為氣體分散器的側(cè)視圖，圖4b為氣體分散器的仰視圖；
[0023]圖5為卡盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1至圖5說明本實施方式，
[0025]—種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置，包括反應釜1、玻璃安裝槽2、卡盤3、釜蓋4、視窗玻璃5、視窗壓緊盤6、卡盤箍7、溫度傳感器插槽8、循環(huán)栗進氣口 9、氣體分散器10、循環(huán)栗出氣口 11、壓力傳感器插口 12，從動軸13和軸套管14;
[0026]反應釜I腔體底部呈倒錐形，即錐形的錐尖部向下;反應釜I底部、倒錐形的錐尖處設有排液口 15;
[0027]反應釜I壁上對稱開有視窗，反應釜壁外側(cè)上、視窗對應的位置上設有玻璃安裝槽2，玻璃安裝槽2呈圓筒狀;玻璃安裝槽2內(nèi)部設有視窗玻璃5，視窗壓緊盤6設置在玻璃安裝槽2內(nèi)并將視窗玻璃5壓緊；
[0028]反應釜I外壁上靠近反應釜口處設有環(huán)形釜體卡槽;反應釜I底部上設有溫度傳感器插槽8 ；
[0029]從動軸13包括從動輪13-1、旋轉(zhuǎn)軸13-2和多片扇葉13-3;旋轉(zhuǎn)軸13-2頂部連接從動輪13-1，旋轉(zhuǎn)軸13-2底部連接多片扇葉13-3;
[0030]釜蓋4中心設有釜蓋密封軸承16，旋轉(zhuǎn)軸13-2垂直穿過釜蓋4并通過釜蓋密封軸承16與釜蓋4連接；
[0031]爸蓋4上方設有軸套管14，旋轉(zhuǎn)軸13-2位于軸套管14內(nèi)部;軸套管14頂部設有套管密封軸承17，軸套管14通過套管密封軸承17與從動輪13-1底部相連；
[0032]釜蓋4上設有循環(huán)栗進氣口 9、循環(huán)栗出氣口 11和壓力感應器插口 12;循環(huán)栗進氣口 9、循環(huán)栗出氣口 11和壓力感應器插口 12上方分別設有接頭;循環(huán)栗進氣口 9的下端設有接頭，循環(huán)栗進氣口 9下端的接頭與氣體分散器1連接，進行水合反應時，氣體分散器10的氣體分散部位于水中；
[0033]卡盤3呈圓環(huán)狀，即卡盤3為回轉(zhuǎn)體狀結(jié)構(gòu);卡盤3內(nèi)壁中心設有卡盤卡槽3-1;卡盤3外壁上部設有卡盤箍座3-2，即卡盤3外壁下部比卡盤3外壁上部突出一部分，相比卡盤3外壁上部，突出的部分沿卡盤3外壁形成突出臺；卡盤3沿中心線對稱分成兩個半圓環(huán)部分，方便卡盤3的拆卸；
[0034]當進行水合反應時，爸蓋4蓋在反應爸I上，將Il蓋邊緣和反應Il口邊緣卡在卡盤卡槽3-1內(nèi)(卡盤的下邊緣卡在Il體卡槽內(nèi))，實現(xiàn)Il蓋4固定在反應爸1上;將卡盤箍7套在卡盤的卡盤箍座3-2上;溫度傳感器設置在溫度傳感器插槽8內(nèi)部，用于測量反應釜內(nèi)部水合物的溫度;在釜蓋上的壓力感應器插口 12內(nèi)插入壓力感應器;將循環(huán)栗分別連接釜蓋上的循環(huán)栗進氣口 9和循環(huán)栗出氣口 11;啟動循環(huán)栗栗入?yún)⑴c水合反應的瓦斯進行水合反應。
[0035]【具體實施方式】二:
[0036]本實施方式所述氣體分散器10包括活動套接頭10-1、分散器接頭10-2、氣體進氣管10-3、氣體分配管圈10-4和多個氣體滲出管10-5;
[0037]分散器接頭10-2連接在氣體進氣管10-3的上端;氣體分配管圈10-4為呈圓環(huán)狀的管道，氣體分配管圈10-4連接氣體進氣管10-3的下端，并且氣體分配管圈10-4與氣體進氣管10-3垂直連接并連通;多個氣體滲出管10-5垂直分布于氣體分配管圈10-4的下方，并與氣體分配管圈10-4連通;氣體滲出管10-5上設有氣體滲出孔；
[0038]活動套接頭10-1套在氣體進氣管10-3上，能夠沿著氣體進氣管10-3移動到分散器接頭10-2處;分散器接頭10-2與循環(huán)栗進氣口 9下端接頭對接，并通過活動套接頭10-1固定。
[0039]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實施方式】一相同。
[0040]【具體實施方式】三:
[0041 ]本實施方式所述的壓緊盤6通過螺紋安裝在玻璃安裝槽2內(nèi)。
[0042]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實施方式】一或二相同。
[0043]【具體實施方式】四:
[0044]本實施方式所述的從動輪13-1上設有皮帶槽。
[0045]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0046]【具體實施方式】五:
[0047]本實施方式所述的釜蓋4上端邊緣設有突出的外延4-1。當進行水合反應時，釜蓋的外延4-1和反應釜口邊緣卡在卡盤卡槽3-1內(nèi)。
[0048]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0049]【具體實施方式】六:
[0050]本實施方式所述的釜蓋的外延4-1下方、釜蓋的側(cè)面上設有密封圈槽，密封圈槽內(nèi)設有密封圈。
[0051 ]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0052]【具體實施方式】七:
[0053]本實施方式所述的玻璃安裝槽2的內(nèi)壁上設有密封圈槽，密封圈槽內(nèi)設有密封圈；玻璃安裝槽2內(nèi)部的視窗玻璃5周壁利用密封圈接觸密封。
[0054]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0055]【具體實施方式】八:
[0056]本實施方式所述的壓緊盤6與視窗玻璃5之間設有墊片。
[0057]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實施方式】一至七之一相同。
[0058]【具體實施方式】九:
[0059]本實施方式所述的循環(huán)栗進氣口 9、循環(huán)栗出氣口 11、壓力感應器插口 12上方的接頭上設有螺紋;循環(huán)栗進氣口 9、循環(huán)栗出氣口 11、壓力感應器插口 12上方的接頭通過螺紋分別與循環(huán)栗進氣管、循環(huán)栗出氣管、壓力感應器連接。
[0060]其它結(jié)構(gòu)和參數(shù)與【具體實施方式】一至八之一相同。
【主權項】
1.一種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置，其特征在于其包括反應釜(I)、玻璃安裝槽(2)、卡盤(3)、釜蓋(4)、視窗玻璃(5)、視窗壓緊盤(6)、卡盤箍(7)、溫度傳感器插槽(8)、循環(huán)栗進氣口( 9)、氣體分散器(1)、循環(huán)栗出氣口( 11)、壓力傳感器插口( 12)，從動軸(13)和軸套管(14); 反應釜(I)腔體底部呈倒錐形，即錐形的錐尖部向下;反應釜(I)底部、倒錐形的錐尖處設有排液口(15); 反應釜(I)壁上對稱開有視窗，反應釜壁外側(cè)上、視窗對應的位置上設有玻璃安裝槽(2)，玻璃安裝槽(2)呈圓筒狀;玻璃安裝槽(2)內(nèi)部設有視窗玻璃(5)，視窗壓緊盤(6)設置在玻璃安裝槽(2)內(nèi)并將視窗玻璃(5)壓緊； 反應釜(I)外壁上靠近反應釜口處設有環(huán)形釜體卡槽;反應釜(I)底部上設有溫度傳感器插槽(8)； 從動軸(I 3)包括從動輪(I 3-1 )、旋轉(zhuǎn)軸(I 3-2)和多片扇葉(I 3-3);旋轉(zhuǎn)軸(I 3-2)頂部連接從動輪(13-1)，旋轉(zhuǎn)軸(13-2)底部連接多片扇葉(13-3); 釜蓋(4)中心設有釜蓋密封軸承(16)，旋轉(zhuǎn)軸(13-2)垂直穿過釜蓋(4)并通過釜蓋密封軸承(16)與釜蓋(4)連接； 爸蓋(4)上方設有軸套管(14)，旋轉(zhuǎn)軸(13-2)位于軸套管(14)內(nèi)部;軸套管(14)頂部設有套管密封軸承(17)，軸套管(14)通過套管密封軸承(17)與從動輪(13-1)底部相連； 釜蓋(4)上設有循環(huán)栗進氣口(9)、循環(huán)栗出氣口(11)和壓力感應器插口(12);循環(huán)栗進氣口(9)、循環(huán)栗出氣口(11)和壓力感應器插口(12)上方分別設有接頭；循環(huán)栗進氣口(9)的下端設有接頭，循環(huán)栗進氣口( 9)下端的接頭與氣體分散器(10)連接； 卡盤(3)呈圓環(huán)狀，S卩卡盤(3)為回轉(zhuǎn)體狀結(jié)構(gòu);卡盤(3)內(nèi)壁中心設有卡盤卡槽(3-1);卡盤(3)外壁上部設有卡盤箍座(3-2);卡盤(3)沿中心線對稱分成兩個半圓環(huán)部分； 當進行水合反應時，爸蓋(4)蓋在反應爸(I)上，將Il蓋邊緣和反應Il 口邊緣卡在卡盤卡槽(3-1)內(nèi)，實現(xiàn)釜蓋(4)固定在反應釜(I)上;將卡盤箍(7)套在卡盤的卡盤箍座(3-2)上;溫度傳感器設置在溫度傳感器插槽(8)內(nèi)部;在釜蓋上的壓力感應器插口(I2)內(nèi)插入壓力感應器;將循環(huán)栗分別連接釜蓋上的循環(huán)栗進氣口( 9)和循環(huán)栗出氣口( 11)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置，其特征在于所述氣體分散器(10)包括活動套接頭(10-1)、分散器接頭(10-2)、氣體進氣管(10-3)、氣體分配管圈(10-4)和多個氣體滲出管(10-5); 分散器接頭(10-2)連接在氣體進氣管(10-3)的上端;氣體分配管圈(10-4)為呈圓環(huán)狀的管道，氣體分配管圈(10-4)連接氣體進氣管(10-3)的下端，并且氣體分配管圈(10-4)與氣體進氣管(10-3)垂直連接并連通;多個氣體滲出管(10-5)垂直分布于氣體分配管圈(10-4)的下方，并與氣體分配管圈(10-4)連通;氣體滲出管(10-5)上設有氣體滲出孔； 活動套接頭(10-1)套在氣體進氣管(10-3)上，能夠沿著氣體進氣管(10-3)移動到分散器接頭(10-2)處;分散器接頭(10-2)與循環(huán)栗進氣口( 9)下端接頭對接，并通過活動套接頭(10-1)固定。3.根據(jù)權利要求2所述的一種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置，其特征在于所述的壓緊盤(6)通過螺紋安裝在玻璃安裝槽(2)內(nèi)。4.根據(jù)權利要求3所述的一種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置，其特征在于所述的從動輪(13-1)上設有皮帶槽。5.根據(jù)權利要求4所述的一種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置，其特征在于所述的釜蓋(4)上端邊緣設有突出的外延(4-1)。6.根據(jù)權利要求5所述的一種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置，其特征在于所述的釜蓋的外延(4-1)下方、釜蓋的側(cè)面上設有密封圈槽，密封圈槽內(nèi)設有密封圈。7.根據(jù)權利要求6所述的一種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置，其特征在于所述的玻璃安裝槽(2)的內(nèi)壁上設有密封圈槽，密封圈槽內(nèi)設有密封圈；玻璃安裝槽(2)內(nèi)部的視窗玻璃(5)周壁利用密封圈接觸密封。8.根據(jù)權利要求7所述的一種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置，其特征在于所述的壓緊盤(6)與視窗玻璃(5)之間設有墊片。9.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的一種可視化攪拌式瓦斯水合反應實驗裝置，其特征在于所述的循環(huán)栗進氣口(9)、循環(huán)栗出氣口( 11 )、壓力感應器插口( 12)上方的接頭上設有螺紋。
【文檔編號】B01J19/18GK205667835SQ201620507288
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】張保勇, 吳強, 高霞, 劉傳海
【申請人】黑龍江科技大學