CN103623766B - 一种快速形成气体水合物的喷雾装置 - Google Patents

一种快速形成气体水合物的喷雾装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103623766B
CN103623766B CN201310670233.8A CN201310670233A CN103623766B CN 103623766 B CN103623766 B CN 103623766B CN 201310670233 A CN201310670233 A CN 201310670233A CN 103623766 B CN103623766 B CN 103623766B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
sprayer
liquid mixed
hydrate
gas hydrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310670233.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103623766A (zh
Inventor
李小森
徐纯刚
陈朝阳
李刚
张郁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Original Assignee
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS filed Critical Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority to CN201310670233.8A priority Critical patent/CN103623766B/zh
Publication of CN103623766A publication Critical patent/CN103623766A/zh
Priority to PCT/CN2014/089123 priority patent/WO2015085829A1/zh
Priority to US14/765,463 priority patent/US20160271579A1/en
Application granted granted Critical
Publication of CN103623766B publication Critical patent/CN103623766B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/30—Controlling by gas-analysis apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/21—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media
    • B01F23/213—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
    • B01F23/2321—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by moving liquid and gas in counter current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
    • B01F23/2326—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles adding the flowing main component by suction means, e.g. using an ejector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2376—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media characterised by the gas being introduced
    • B01F23/23762—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/21—Measuring
    • B01F35/211—Measuring of the operational parameters
    • B01F35/2111—Flow rate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/22—Control or regulation
    • B01F35/2201—Control or regulation characterised by the type of control technique used
    • B01F35/2209—Controlling the mixing process as a whole, i.e. involving a complete monitoring and controlling of the mixing process during the whole mixing cycle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90—Heating or cooling systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • B01J4/002—Nozzle-type elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/108—Production of gas hydrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90—Heating or cooling systems
    • B01F2035/98—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00054—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2219/00056—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2219/00058—Temperature measurement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00054—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2219/00056—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2219/00065—Pressure measurement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00054—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2219/00056—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2219/00069—Flow rate measurement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00193—Sensing a parameter
    • B01J2219/00195—Sensing a parameter of the reaction system
    • B01J2219/00198—Sensing a parameter of the reaction system at the reactor inlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00211—Control algorithm comparing a sensed parameter with a pre-set value
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00222—Control algorithm taking actions
    • B01J2219/00227—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions
    • B01J2219/00229—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions of the reaction system
    • B01J2219/00231—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions of the reaction system at the reactor inlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/04—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
    • B05B7/0416—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid
    • B05B7/0483—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid with gas and liquid jets intersecting in the mixing chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/18—Spraying or sprinkling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种快速形成气体水合物的喷雾装置，主要包括稳定供气系统、饱和溶液制备系统、气液混合喷雾器、控温系统和数据采集及处理系统，本发明实现了压力式雾化，雾化速度快，雾化的雾滴均分布在5-10μm尺度范围，形成气包水接触模式，有效地提高了气水接触表面积，显著缩短形成气体水合物的诱导时间，本装置通过喷雾的方式实现气液在气液混合腔内的充分混合，不需要消耗能量，有效地降低了气体水合物的形成总能耗，提高了气体水合物形成能耗效率，且使用方便，可广泛应用于快速连续水合物法气体分离和气体水合物快速形成的热力学和动力学实验。

Description

一种快速形成气体水合物的喷雾装置
技术领域：
本发明涉及一种快速形成气体水合物的喷雾装置。
背景技术：
气体水合物（Gas Hydrate）是一种由水分子和客体气体小分子形成的类冰状晶体混合物，通常在低温高压条件下形成，水分子通过氢键相连，形成一系列大小不同、结构不同的多面体孔穴，不同大小的客体分子进入到这些孔穴中，在范德华力的作用下而稳定存在。不同的客体分子形成气体水合物的相平衡条件不同，由此，在相同条件下，水合物对不同的客体分子具有选择性，相平衡条件更温和的客体分子能优先进入形成气体水合物，导致水合物相和气相中的气体组分的变化，在水合物相中，更易形成气体水合物的组分富集，在气相中，则变稀薄，因此可以实现利用水合物法从混合气中分离气体并提纯气体。相对于传统的气体分离技术（如化学吸收、物理吸附、膜分离，等），水合物法分离气体技术具有能耗更低、更环保等优点，因此关于水合物法分离气体技术的研究在世界范围内已成为热点，水合物法分离气体的工艺及应用是该技术转向工业化应用的关键。
当前，水合物法分离气体的工艺研究受制于气体水合物形成速度以及气体分离效率，尤其在工艺化过程中，气体水合物的形成速度是制约水合物法分离技术的关键因素。从水合物形成热力学和动力学两方面分析，影响气体水合物形成的关键因素之一在于气水接触面积。气水接触表面积越大，越有利于气体在水相中的溶解，气体在水相中的逸度会相应增加，从而进一步提高了气体水合物形成的驱动力，为快速形成气体水合物提供了条件。气体水合物的形成方式通常有搅拌法、喷淋法、鼓泡法等，这些方法运用的目的是为了促进气水的充分混合，提高气水接触面积。搅拌法有机械搅拌和电磁搅拌两种，机械搅拌适用于较大体积反应器，搅拌速度始终能维持不变，而电磁搅拌受限于磁力做功，仅适用于小型反应器，而且搅拌速度随着水合物的形成以及体系稠度的增加而下降。但磁力搅拌可更易实现体系的密封，这在高压环境下尤其重要。喷淋法是通过喷淋管，将水喷洒在充满气体的反应釜内，在空间上形成气包水形式，促进气水接触；鼓泡法则相反，是将气体通过气泡发生碟，以气泡形式进入装有水的反应釜内，形成水包气的形式，以促进气水接触。这些方法，相对于静置体系，显然有助于促进气体在水中的溶解，增加气水接触表面，能相对地缩短水合物形成诱导时间，提高水合物形成速度，并且在大量的实验研究中得到验证。然而，由于气体水合物的形成是一个微观晶核的成长过程，搅拌法、喷淋法以及鼓泡法等造成的气水接触，在尺度上都远大于微观成核尺度，导致的气水接触面积不够大，气水接触并不充分，不足以显著提高气体水合物的形成速度以满足工艺化生产需求。
发明内容：
本发明针对制约气体水合物快速形成的关键问题——气水充分接触，提供一种快速形成气体水合物的喷雾装置，这种装置通过将气水充分混合后雾化成5-10μm的雾滴，从而显著增加了气水接触表面积，提高了气体在水相中的逸度，从而提高了气体水合物形成驱动力，缩短了气体水合物形成诱导时间，提高了气体水合物形成速度。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种快速形成气体水合物的喷雾装置，主要包括由管路或线路连接的稳定供气系统、饱和溶液制备系统、气液混合喷雾器、控温系统和数据采集及处理系统；所述稳定供气系统由试验气瓶、CO2气瓶、减压阀和增压泵组成，所述稳定供气系统向饱和溶液制备系统和气液混合喷雾器提供气体；所述饱和溶液制备系统由溶液罐和增压泵组成，所述饱和溶液制备系统向气液混合喷雾器提供饱和溶液；所述气液混合喷雾器内部主要包括高速流体腔、跟高速流体腔连通的气液混合腔，设在气液混合腔内的雾化器；所述试验气瓶经减压阀、气体流量计跟气液混合喷雾器的气液混合腔连通；所述CO2气瓶顶端设有两气体管路，其中的一气体管路经增压泵跟溶液罐的底部连通，另一气体管路跟溶液罐的顶部连通；所述溶液罐经增压泵跟气液混合喷雾器的高速流体腔连通；所述控温系统包括温控制冷系统和设在所述溶液罐、气液混合喷雾器外围的恒温室，所述控温系统控制溶液罐和气液混合喷雾器的温度变化；所述数据采集及处理系统包括液体流量计、气体流量计、数据采集器和电脑处理系统，所述数据采集及处理系统用来控制、采集、保存和分析所述稳定供气系统、饱和溶液制备系统、气液混合喷雾器和控温系统的温度、压力、气体流量、液体流量数据。
所述气液混合喷雾器内部中空，内壁对称设有梯形凸起将所述气液混合喷雾器内部分割为互相连通的高速流体腔和气液混合腔；所述气液混合腔内靠近高速流体腔的凸起端设有气体流入口，所述气液混合喷雾器还包括设在雾化器外端的喷雾头、喷雾头上均布的分布器。
所述雾化器经螺纹连接头和垫圈跟气液混合喷雾器的壁固定连接。
所述喷雾头为环形，可拆卸，喷雾头优选为跟雾化器通过内螺旋纹连接。
所述分布器内径为0.04～1.0mm。
本发明还保护所述快速形成气体水合物的喷雾装置的应用，应用于快速连续水合物法气体分离和气体水合物快速形成的热力学和动力学实验。
本发明具有如下有益效果：
（1）本装置的工作上限压力可达8MPa，可进行高压气液混合；
（2）本装置实现了压力式雾化，雾化速度快，雾化的雾滴均分布在5-10μm尺度范围，雾滴在装置内被包围在气体环境中，形成气包水接触模式，有效地提高了气水接触表面积，在适当温压条件下，显著缩短形成气体水合物的诱导时间，气体水合物可瞬间形成，可广泛应用于快速连续水合物法气体分离和气体水合物快速形成的热力学和动力学实验。
（3）本装置通过喷雾的方式实现气液在气液混合腔内的充分混合，不需要消耗能量，有效地降低了气体水合物形成的总能耗，提高了气体水合物形成能耗效率。
（4）本装置使用方便，环形喷雾头可拆卸、可更换，采用内旋螺纹式接通方式不仅可以根据工艺需求实现环径的变换，也可以对喷头进行随时清理，防止喷头堵塞。
附图说明：
图1是本发明的喷雾装置示意图；
图2是本发明的气液混合喷雾器的剖面图；
图3是环形喷雾头的分布器示意图；
其中，1、试验气瓶；3、增压泵；4、CO2气瓶；2、5、6、10、12、14、17、19、20、21、24、阀门；7、恒温室；8、溶液罐；9、去离子水；11、增压泵；13、液体流量计；15、气液混合喷雾器；16、温控制冷系统；18、减压阀；22、气体流量计；23、数据采集器；25、电脑处理系统；26、高速流体腔；27、气液混合腔；28、螺纹连接头；29、喷雾头；30、分布器；31、气体流入口；32、雾化器；33、垫圈。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
如图1所示，一种快速形成气体水合物的喷雾装置，主要包括由管路或线路连接的稳定供气系统、饱和溶液制备系统、气液混合喷雾器15、控温系统和数据采集及处理系统；所述稳定供气系统由装有试验用气的试验气瓶1、制备饱和溶液用的CO2气瓶4、减压阀18和增压泵3组成；所述饱和溶液制备系统由溶液罐8和增压泵11组成；所述气液混合喷雾器15内部主要包括高速流体腔26、跟高速流体腔26连通的气液混合腔27、设在气液混合腔27内的雾化器32；所述试验气瓶1经减压阀18、气体流量计22跟气液混合喷雾器15的气液混合腔27连通；所述CO2气瓶4顶端设有两气体管路，其中的一气体管路经增压泵3跟溶液罐8的底部连通，另一气体管路经阀门21跟溶液罐8的顶部连通；所述溶液罐8依次经阀门10、增压泵11、阀门12、液体流量计13跟气液混合喷雾器15的高速流体腔26连通；所述控温系统包括温控制冷系统16和设在所述溶液罐8、气液混合喷雾器15外围的恒温室7，所述控温系统控制溶液罐8和气液混合喷雾器15的温度变化；所述数据采集及处理系统包括液体流量计13、气体流量计22、数据采集器23和电脑处理系统25。
所述稳定供气系统向饱和溶液制备系统或气液混合喷雾器15提供气体，所述饱和溶液制备系统向气液混合喷雾器15提供饱和溶液，所述控温系统控制溶液罐8和气液混合喷雾器15的温度变化，所述数据采集及处理系统用来控制、采集、保存和分析所述稳定供气系统、饱和溶液制备系统、气液混合喷雾器15和控温系统的温度、压力、气体流量、液体流量数据。
如图2所示，所述气液混合喷雾器15内部中空，内壁对称设有梯形凸起将所述气液混合喷雾器15内部分割为互相连通的高速流体腔26和气液混合腔27；所述气液混合腔27内靠近高速流体腔26的凸起端设有气体流入口31，所述气液混合喷雾器15还包括设在气液混合腔27内的雾化器32、设在雾化器32外端的喷雾头29、喷雾头29上均布的分布器30。
所述雾化器32经螺纹连接头28和垫圈33跟气液混合喷雾器15的壁固定连接。
所述喷雾头29为环形，跟雾化器32通过内螺旋纹连接，可拆卸。
所述分布器30的内径为0.04～1.0mm。
工作时，CO2气瓶4中的CO2气体在增压泵3的增压下从溶液罐8底部进入，与溶液罐8内装有的去离子水9充分混合并溶解，然后从溶液罐8顶部流出经阀门21回到CO2气瓶4内，实现CO2的循环。经过3个小时后，溶液罐8内形成CO2饱和溶液，CO2饱和溶液经增压泵11增压后高速进入气液混合喷雾器15的高速流体腔26，在气液混合腔27内形成真空，试验气瓶1内的试验气通过减压阀18、阀门20、气体流量计22在负压作用下直接进入气液混合喷雾器15的气液混合腔27，实现气流供给；所述稳定供气系统供给的试验气和所述饱和溶液制备系统提供的CO2饱和溶液在气液混合腔27内实现气液充分混合，充分混合后的气液体系进入雾化器32雾化形成5-10μm的雾滴，之后雾滴进入喷雾头29，通过内径为0.04～1.0mm的分布器30，以一定的压力喷入气体水合物反应器。所述控温系统控制溶液罐8和气液混合喷雾器15的温度变化；所述数据采集及处理系统控制、采集、保存和分析所述稳定供气系统、饱和溶液制备系统、气液混合喷雾器15和控温系统的温度、压力、气体流量、液体流量数据。
应用实施例1
在温度为277.15K条件下，CO2气体在溶液罐8内循环流动，充分与0.29mol%TBAB溶液混合，三小时后，形成CO2饱和TBAB水溶液。饱和TBAB水溶液经增压泵11增压至3.5MPa后高速进入气液混合喷雾器15的高速流体腔26，在气液混合腔27内形成真空，试验气瓶1内的试验气体（体积比为40.0/60.0%的CO2/H2混合气）通过减压阀18、气体流量计22在负压作用下直接进入气液混合喷雾器15的气液混合腔27，试验气体和饱和水溶液在气液混合腔27内充分混合后，进入雾化器32被雾化成5-10μm的雾滴。雾滴经过内径为0.5mm的分布器30进入充满试验气且压力为3.0Mpa的水合物反应釜，雾滴进入水合物反应釜后在半分钟内大量形成气体水合物。在同等温压条件下，相同气体和溶液体系形成气体水合物的诱导时间较机械搅拌缩短了近10倍。
本案例说明，利用此快速形成气体水合物的喷雾装置能显著缩短IGCC合成气形成气体水合物的诱导时间。
应用实施例2
与应用实施例1相同，不同之处在于试验气瓶1内的试验气体为体积比为18.0/82.0%的CO2/H2混合气。在同等温压条件下，相同气体和溶液体系形成气体水合物的诱导时间较机械搅拌缩短了近18倍。
本案例说明，利用本发明能显著缩短含CO2浓度较低的CO2/H2混合气形成气体水合物的诱导时间。
应用实施例3
与应用实施例1相同，不同之处在于分布器的内径为0.1mm，在同等温压条件下，相同气体和溶液体系形成气体水合物的诱导时间较机械搅拌缩短了近12倍。本案例说明，利用此快速形成气体水合物的喷雾装置能显著缩短IGCC合成气形成气体水合物的诱导时间，而且分布器尺寸越小对缩短诱导时间有利。
应用实施例4
与应用实施例1相同，不同之处在于分布器的内径为0.04mm，在同等温压条件下，相同气体和溶液体系形成气体水合物的诱导时间较机械搅拌缩短了近23倍。本案例说明，利用此快速形成气体水合物的喷雾装置能显著缩短IGCC合成气形成气体水合物的诱导时间，而且分布器尺寸越小对缩短诱导时间有利。
应用实施例5
与应用实施例1相同，不同之处在于分布器的内径为1.0mm，在同等温压条件下，相同气体和溶液体系形成气体水合物的诱导时间较机械搅拌缩短了近3倍。本案例说明，利用此快速形成气体水合物的喷雾装置能显著缩短IGCC合成气形成气体水合物的诱导时间，而且分布器尺寸越小对缩短诱导时间有利。

Claims (7)

1.一种快速形成气体水合物的喷雾装置，其特征在于，主要包括由管路或线路连接的稳定供气系统、饱和溶液制备系统、气液混合喷雾器(15)、控温系统和数据采集及处理系统；所述稳定供气系统由试验气瓶(1)、CO2气瓶(4)、减压阀(18)和增压泵Ⅰ(3)组成，所述稳定供气系统向饱和溶液制备系统和气液混合喷雾器(15)提供气体；所述饱和溶液制备系统由溶液罐(8)和增压泵Ⅱ(11)组成，所述饱和溶液制备系统向气液混合喷雾器(15)提供饱和溶液；所述气液混合喷雾器(15)内部主要包括高速流体腔(26)、跟高速流体腔(26)连通的气液混合腔(27)，设在气液混合腔(27)内的雾化器(32)；所述试验气瓶(1)经减压阀(18)、气体流量计(22)跟气液混合喷雾器(15)的气液混合腔(27)连通；所述CO2气瓶(4)顶端设有两气体管路，其中的一气体管路经增压泵Ⅰ(3)跟溶液罐(8)的底部连通，另一气体管路跟溶液罐(8)的顶部连通；所述溶液罐经增压泵Ⅱ(11)跟气液混合喷雾器(15)的高速流体腔(26)连通；所述控温系统包括温控制冷系统(16)和设在所述溶液罐(8)、气液混合喷雾器(15)外围的恒温室(7)，所述控温系统控制溶液罐(8)和气液混合喷雾器(15)的温度变化；所述数据采集及处理系统包括液体流量计(13)、气体流量计(22)、数据采集器(23)和电脑处理系统(25)，所述数据采集及处理系统用来控制、采集、保存和分析所述稳定供气系统、饱和溶液制备系统、气液混合喷雾器和控温系统的温度、压力、气体流量、液体流量数据。
2.根据权利要求1所述的快速形成气体水合物的喷雾装置，其特征在于，所述气液混合喷雾器(15)内部中空，内壁对称设有梯形凸起将所述气液混合喷雾器(15)内部分割为互相连通的高速流体腔(26)和气液混合腔(27)；所述气液混合腔(27)内靠近高速流体腔(26)的凸起端设有气体流入口(31)，所述气液混合喷雾器(15)还包括设在雾化器(32)外端的喷雾头(29)、喷雾头(29)上均布的分布器(30)。
3.根据权利要求2所述的快速形成气体水合物的喷雾装置，其特征在于，所述喷雾头(29)为环形，可拆卸。
4.根据权利要求2或3所述的快速形成气体水合物的喷雾装置，其特征在于，所述喷雾头(29)跟雾化器(32)通过内螺旋纹连接。
5.根据权利要求2或3所述的快速形成气体水合物的喷雾装置，其特征在于，所述分布器(30)内径为0.04～1.0mm。
6.根据权利要求1所述的快速形成气体水合物的喷雾装置，其特征在于，所述雾化器(32)经螺纹连接头(28)和垫圈(33)跟气液混合喷雾器(15)的壁固定连接。
7.上述任一权利要求所述的快速形成气体水合物的喷雾装置的应用，其特征在于应用于快速连续水合物法气体分离和气体水合物快速形成的热力学和动力学实验。
CN201310670233.8A 2013-12-10 2013-12-10 一种快速形成气体水合物的喷雾装置 Active CN103623766B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310670233.8A CN103623766B (zh) 2013-12-10 2013-12-10 一种快速形成气体水合物的喷雾装置
PCT/CN2014/089123 WO2015085829A1 (zh) 2013-12-10 2014-10-22 一种快速形成气体水合物的喷雾装置
US14/765,463 US20160271579A1 (en) 2013-12-10 2014-10-22 Spraying device for quickly forming gas hydrates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310670233.8A CN103623766B (zh) 2013-12-10 2013-12-10 一种快速形成气体水合物的喷雾装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103623766A CN103623766A (zh) 2014-03-12
CN103623766B true CN103623766B (zh) 2015-03-11

Family

ID=50205430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310670233.8A Active CN103623766B (zh) 2013-12-10 2013-12-10 一种快速形成气体水合物的喷雾装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160271579A1 (zh)
CN (1) CN103623766B (zh)
WO (1) WO2015085829A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3458179A4 (en) * 2016-05-20 2020-01-22 Khalifa University of Science and Technology MASS SEPARATION OF UNWANTED GAS MIXTURE COMPONENTS

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103623766B (zh) * 2013-12-10 2015-03-11 中国科学院广州能源研究所 一种快速形成气体水合物的喷雾装置
CN105502289B (zh) * 2014-09-24 2018-06-29 中国石油大学(北京) 一种催化裂化干气中氢气的分离方法及其系统
CN204746272U (zh) * 2015-06-30 2015-11-11 江苏宏博机械制造有限公司 水合物气液固三相分离的实验装置
CN106823459B (zh) * 2017-04-10 2019-02-15 湖南中伟新能源科技有限公司 一种从废旧电池中提取硫酸镍用废气搅拌节能萃取装置
WO2019106908A1 (ja) * 2017-11-29 2019-06-06 東芝ライフスタイル株式会社 微細気泡発生器、洗濯機および家電機器
CN108102754A (zh) * 2017-12-15 2018-06-01 浙江海洋大学 一种天然气水合物反应装置
CN110044676B (zh) * 2019-04-24 2022-01-14 上海汉克威自动化科技有限公司 一种用于丙烯腈装置氧分析仪样品气体预处理系统及方法
CN112111308B (zh) * 2020-09-21 2021-03-12 青岛科技大学 一种水合物生产-输运一体式连续反应装置
CN114432945B (zh) * 2020-10-20 2023-01-10 中国石油化工股份有限公司 水合物法联合膜法的连续气体分离系统及其扰动装置
CN112844275B (zh) * 2020-11-05 2022-06-14 东北石油大学 一种用于分层多级水合物浆制备的反应釜以及制备方法
CN113074974B (zh) * 2021-03-26 2022-11-04 北京石油化工学院 一种管式气液雾化混合器混合性能测试装置及方法
CN113354202B (zh) * 2021-06-11 2023-04-28 宜兴市荣盛达环保有限公司 一种高浓度有机工业废水处理与循环利用集成系统
CN114314511A (zh) * 2022-02-09 2022-04-12 河南农业大学 一种基于水合物法的生物氢气提纯装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3220204A (en) * 1963-11-14 1965-11-30 Gen Foods Corp Carbonated cie process
US3490869A (en) * 1966-11-17 1970-01-20 Columbian Carbon Vortex reactor for carbon black manufacture
US3929429A (en) * 1974-09-26 1975-12-30 Texaco Inc Fuel gas from solid carbonaceous fuels
US4487023A (en) * 1982-09-02 1984-12-11 General Foods Corporation Process for preparing a gasified ice product
US5240183A (en) * 1991-06-06 1993-08-31 Bete Fog Nozzle, Inc. Atomizing spray nozzle for mixing a liquid with a gas
US5397553A (en) * 1992-10-05 1995-03-14 Electric Power Research Institute, Inc. Method and apparatus for sequestering carbon dioxide in the deep ocean or aquifers
US5553783A (en) * 1995-01-09 1996-09-10 Bete Fog Nozzle, Inc. Flat fan spray nozzle
JP2001342472A (ja) * 2000-06-01 2001-12-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスハイドレートの製造方法および製造装置
JP2003190778A (ja) * 2001-12-28 2003-07-08 Shimazaki Seisakusho:Kk 気液接触反応装置
JP4620440B2 (ja) * 2004-12-03 2011-01-26 三井造船株式会社 ガスハイドレート生成装置および生成方法
CN1672782A (zh) * 2005-01-04 2005-09-28 太原理工大学 一种高效制备气体水合物的方法及装置
CN101036871B (zh) * 2006-03-17 2011-09-14 北京航天石化技术装备工程公司 高压液气/液汽管式快速混合反应器
CN101096010A (zh) * 2006-06-30 2008-01-02 上海理工大学 喷雾强化水合物连续制备方法及装置
CN101543736B (zh) * 2009-04-24 2011-05-18 华南理工大学 一种喷射制备气体水合物的可视化装置
CN101537318B (zh) * 2009-04-24 2011-06-08 华南理工大学 一种制备气体水合物的喷射式反应器
CN102141560B (zh) * 2010-12-23 2012-07-04 中国科学院广州能源研究所 一种可视化气体水合物实验装置
CN103623766B (zh) * 2013-12-10 2015-03-11 中国科学院广州能源研究所 一种快速形成气体水合物的喷雾装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3458179A4 (en) * 2016-05-20 2020-01-22 Khalifa University of Science and Technology MASS SEPARATION OF UNWANTED GAS MIXTURE COMPONENTS

Also Published As

Publication number Publication date
US20160271579A1 (en) 2016-09-22
CN103623766A (zh) 2014-03-12
WO2015085829A1 (zh) 2015-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103623766B (zh) 一种快速形成气体水合物的喷雾装置
CN101811065B (zh) 一种尾气催化还原剂的生产工艺
CN103920402B (zh) 增益式缓释节流微纳米气泡发生装置
MX2014002098A (es) Sistemas y metodos para la desalinizacion del agua.
CN106098592B (zh) 微纳米气泡清洗晶圆的系统及方法
CN105084369B (zh) 一种含氯硅烷废气的回收处理装置
CN104447246A (zh) 一种微反应装置制备邻甲氧基苯甲醛的方法
CN104495757B (zh) 硫酸装置中so3吸收低温位热能回收系统
CN204147779U (zh) 一种无动力粉液混合装置
CN203577603U (zh) 一种氯气处理装置
CN105600869A (zh) 一种采用多层线板电极的电晕放电等离子体污水处理装置
CN105289219B (zh) 用于微纳米气泡发生器的喷头
CN202410488U (zh) 一种废气吸收净化回收装置
CN204342435U (zh) 蒽醌法制过氧化氢的氢化流化床反应器
CN111735813A (zh) 应用微流控芯片产生微气泡并促进水合物生成的实验装置
CN204746272U (zh) 水合物气液固三相分离的实验装置
CN203247106U (zh) 生产纳米碳酸钙用旋转喷射碳化装置
CN103055730B (zh) 微细小氧气泡的制备方法
CN208275387U (zh) 一种乌洛托品生产用连续反应器
CN106512665A (zh) 一种cbs生产过程中的尾气吸收塔及吸收方法
CN203379634U (zh) 一种用于醋酸萃取装置中的脉冲筛板塔
CN107008168B (zh) 一种单循环二级溶气系统及其溶气方法
CN203319965U (zh) 一种处理煤层气的水合反应器
CN104263523A (zh) 一种制备生物柴油的空化器
CN202741024U (zh) 液氨配制氨水的管式混合器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant