專利名稱：天然氣水合物合成的雙級串聯(lián)反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然氣水合物的合成反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
國際上用于水合物合成的反應(yīng)器大致可以分為以下3種
① 攪拌式反應(yīng)器(見圖l):使用時先往反應(yīng)器中裝入水，氣體通過反應(yīng)器 底部進入，在攪拌器的作用下氣體和水充分混合生成天然氣水合物，使用管殼 式換熱器，把生成的天然氣水合物所釋放的潛熱以及轉(zhuǎn)動部件如循環(huán)泵和反應(yīng) 器中的攪拌器所產(chǎn)生的熱量及時帶走。但這種簡單槳狀攪拌反應(yīng)器對水合物合 成氣液界面接觸面積的增加效果不明顯，不適宜工業(yè)應(yīng)用。
② 鼓泡式反應(yīng)器(見圖2):利用高壓氣體通過孔板產(chǎn)生氣泡，上升的氣泡 和水接觸并在氣液接觸面上合成水合物。因為水合物層是沿著上升的氣泡形成 的，上升氣體在氣-水界面處的輕微擾動都可能使氣泡破碎，氣泡的破碎可以增 大氣泡的接觸面，同時水合物生成熱可以通過水的傳熱及時帶走，從而提高了 水合物的生成速度。鼓泡法水合物合成器增加了水合物合成的氣液接觸面積， 但是孔板的孔徑很小，容易在孔板上造成水合物冰堵，影響進氣，也影響系統(tǒng) 的正常運行。
③ 噴淋式反應(yīng)器(見圖3):使用時反應(yīng)器浸在恒溫水浴里，以保持噴進反 應(yīng)器內(nèi)的水恒溫，循環(huán)水回路中用一臺非脈動活塞泵勻速地把水從反應(yīng)器底部 抽出，然后通過噴嘴從反應(yīng)釜頂部噴入，通過水的霧化可以極大地增加氣-水接 觸面積，提高水合物的生成速率。但噴淋法生成天然氣水合物最大的缺陷是難 以及時排走水合反應(yīng)熱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種天然氣水合物合成的雙級串聯(lián)反應(yīng)器，以克服己 有的鼓泡式反應(yīng)器容易在孔板上造成水合物冰堵和噴淋式反應(yīng)器難以及時排走 水合反應(yīng)熱的缺陷。它由一號反應(yīng)器l、 二號反應(yīng)器2、進水管3、天然氣進管
4和輸送管路5組成， 一號反應(yīng)器1包括一號釜體1-1、 一號噴淋裝置1-2和孔 板裝置1-3， 二號反應(yīng)器2包括二號釜體2-1 、二號噴淋裝置2-2和攪拌裝置2-3，
一號噴淋裝置1-2設(shè)置在一號釜體1-1內(nèi)腔中的上頂部并與進水管3連通，孔 板裝置1-3設(shè)置在一號釜體1-1內(nèi)腔中的底部并與天然氣進管4連通，二號噴 淋裝置2-2設(shè)置在二號釜體2-1內(nèi)腔中的上頂部并與進水管3連通，攪拌裝置 2-3設(shè)置在二號釜體2-1內(nèi)腔中的底部，二號釜體2-1的底部與天然氣進管4 連通， 一號釜體1-1的側(cè)壁與二號釜體2-1的側(cè)壁通過輸送管路5相連通。
噴淋裝置和鼓泡裝置(即孔板裝置)都可以提高反應(yīng)器內(nèi)氣、水接觸面積， 促進水合物的生成，因此可以將噴淋裝置和鼓泡裝置設(shè)置在同一個反應(yīng)器里。 天然氣從一號釜體1-1的底部噴入其內(nèi)，經(jīng)過孔板裝置1-3的鼓泡進行水合反 應(yīng)，未反應(yīng)的氣體逸出水面和一號噴淋裝置1-2噴淋進的水再次進行水合。在 一號反應(yīng)器里已生成的水合物流入到二號反應(yīng)器時，必然會攜帶大量的水合物 晶種，這樣二號反應(yīng)器會更加快速、高效的形成水合物。但如果二號反應(yīng)器仍 然使用噴淋-鼓泡反應(yīng)器，大量水合物的生成將容易造成孔板冰堵，因此二號反 應(yīng)器提供另外一種反應(yīng)器，將噴淋裝置和攪拌裝置設(shè)計在同一個反應(yīng)器里，簡 稱為噴淋-攪拌反應(yīng)器，這樣攪拌裝置還可大大加速由于大量水合物生成產(chǎn)生的 熱量傳遞。由于本發(fā)明把噴淋裝置和鼓泡裝置設(shè)置在同一個反應(yīng)器里，噴淋反 應(yīng)器產(chǎn)生的反應(yīng)熱能被水及時帶走，鼓泡式反應(yīng)器產(chǎn)生的水合物晶種被水?dāng)y帶 到二號反應(yīng)器內(nèi)，因此不能造成一號反應(yīng)器的冰堵，攪拌裝置使二號反應(yīng)器中 未反應(yīng)的天然氣逸出水面和噴淋裝置噴灑的水霧再次水合，提高了水合反應(yīng)的 效率。本發(fā)明通過噴淋裝置、攪拌裝置和孔板裝置在二個反應(yīng)釜中的有機結(jié)合， 增加了水與天然氣的接觸面積，解決了冰堵問題和水合反應(yīng)熱的排出問題。


圖1是已有的攪拌式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中附圖標(biāo)記11指示的是攪拌 裝置，圖2是已有的鼓泡式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中附圖標(biāo)記12指示的是孔 板裝置，圖3是已有的噴淋式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中附圖標(biāo)記13指示的是 噴淋裝置，圖4是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一下面結(jié)合圖4:具體說明本實施方式。本實施方式由一號 反應(yīng)器l、 二號反應(yīng)器2、進水管3、天然氣進管4和輸送管路5組成， 一號反 應(yīng)器1由一號釜體1-1、 一號噴淋裝置1-2和孔板裝置1-3組成，二號反應(yīng)器2 由二號釜體2-1、 二號噴淋裝置2-2和攪拌裝置2-3組成， 一號噴淋裝置1-2 設(shè)置在一號釜體1-1內(nèi)腔中的上頂部并與進水管3連通，孔板裝置1-3設(shè)置在 一號釜體1-1內(nèi)腔中的底部并與天然氣進管4連通，二號噴淋裝置2-2設(shè)置在
二號釜體2-1內(nèi)腔中的上頂部并與進水管3連通，攪拌裝置2-3設(shè)置在二號釜 體2-1內(nèi)腔中的底部，二號釜體2-1的底部與天然氣進管4連通， 一號釜體l-l 的側(cè)壁與二號釜體2-1的側(cè)壁通過輸送管路5相連通。經(jīng)過二個反應(yīng)釜后，水 和氣體基本完全反應(yīng)。
具體實施方式
二下面結(jié)合圖4具體說明本實施方式。本實施方式與實施 方式一的不同點在于在一號釜體1-1的底部和二號釜體2-1的底部都設(shè)置有 超聲波發(fā)生器6。超聲波的作用可以增加水合物的儲氣密度，加快水合物的合成 速度。
權(quán)利要求
1、天然氣水合物合成的雙級串聯(lián)反應(yīng)器，其特征在于它由一號反應(yīng)器(1)、二號反應(yīng)器(2)、進水管(3)、天然氣進管(4)和輸送管路(5)組成，一號反應(yīng)器(1)包括一號釜體(1-1)、一號噴淋裝置(1-2)和孔板裝置(1-3)，二號反應(yīng)器(2)包括二號釜體(2-1)、二號噴淋裝置(2-2)和攪拌裝置(2-3)，一號噴淋裝置(1-2)設(shè)置在一號釜體(1-1)內(nèi)腔中的上頂部并與進水管(3)連通，孔板裝置(1-3)設(shè)置在一號釜體(1-1)內(nèi)腔中的底部并與天然氣進管(4)連通，二號噴淋裝置(2-2)設(shè)置在二號釜體(2-1)內(nèi)腔中的上頂部并與進水管(3)連通，攪拌裝置(2-3)設(shè)置在二號釜體(2-1)內(nèi)腔中的底部，二號釜體(2-1)的底部與天然氣進管(4)連通，一號釜體(1-1)的側(cè)壁與二號釜體(2-1)的側(cè)壁通過輸送管路(5)相連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天然氣水合物合成的雙級串聯(lián)反應(yīng)器，其特征在 于在一號釜體(1-1)的底部和二號釜體(2-l)的底部都設(shè)置有超聲波發(fā)生器(6)。
全文摘要
天然氣水合物合成的雙級串聯(lián)反應(yīng)器。本發(fā)明涉及一種天然氣水合物的合成反應(yīng)器。它克服了已有的鼓泡式反應(yīng)器容易在孔板上造成水合物冰堵和噴淋式反應(yīng)器難以及時排走水合反應(yīng)熱的缺陷。它由一號反應(yīng)器、二號反應(yīng)器、進水管、天然氣進管和輸送管路組成，一號反應(yīng)器包括一號釜體、一號噴淋裝置和孔板裝置，二號反應(yīng)器包括二號釜體、二號噴淋裝置和攪拌裝置，一號噴淋裝置設(shè)置在一號釜體內(nèi)腔中的上頂部并與進水管連通，孔板裝置設(shè)置在一號釜體內(nèi)腔中的底部并與天然氣進管連通，二號噴淋裝置設(shè)置在二號釜體內(nèi)腔中的上頂部并與進水管連通，攪拌裝置設(shè)置在二號釜體內(nèi)腔中的底部，二號釜體的底部與天然氣進管連通，一號釜體的側(cè)壁與二號釜體的側(cè)壁相連通。
文檔編號C10L3/10GK101113379SQ200710072498
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者宋漢成, 焦文玲, 趙林波 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)