CN104445197A - 二氧化碳水合物制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二氧化碳水合物制备装置，包括反应单元、液体循环单元、进气单元、破裂单元以及换热单元组成，液体循环单元分别和反应单元的顶端的进液口以及底端的出液口连接，进气单元和反应单元上的进气口连接，破裂单元以及换热单元位于反应单元内部，由于本发明提供的二氧化碳水合物制备装置，换热单元为盘管换热器，在换热单元上方增加了由金属丝网构成的破裂单元，使得液滴下落的过程中与金属丝网相互碰撞而分裂成更细小的水滴，并透过金属丝网的间隙流向换热面积更大的盘管换热器，使得本发明提供的二氧化碳水合物制备装置，更有利于二氧化碳水合物内部的生成热有效的释放出来并被换热单元带走，使得后续的反应步骤得以更顺利的进行。
Description
技术领域
本发明属于二氧化碳水合物制备领域，具体涉及一种二氧化碳水合物制备装置。
背景技术
二氧化碳水合物是水和二氧化碳在较低温度、较高压力的条件下形成的一种特殊的包络化合物，每立方米的二氧化碳水合物可储存160～180立方米的二氧化碳气体。二氧化碳水合物技术已应用于污水处理、海水淡化、混合气体分离、水溶液浓缩、水合物蓄冷、二氧化碳置换开采天然气水合物及二氧化碳深海储藏等领域。由于二氧化碳水合物自然形成速率极为缓慢，极大地制约了二氧化碳水合物技术的广泛应用，因此克服二氧化碳水合物生成缓慢，提高其生成速率是二氧化碳水合物技术成功应用于以上领域的关键之所在。
目前实验室最常见的促进水合物快速生成的方法可分为物理方法和化学方法，在各种气体水合物生成过程中，物理强化方法是占主导作用的促进方法，而喷雾是物理强化方法中可靠性高，可控性强，效果好，同时能耗少的一种方法。但是喷雾方法最大的缺点是液滴在下落过程中表面生成水合物层，生成热聚集在液滴内部，抑制水合物进一步生成。
现有技术中常采用的促进水合物液滴内部热量释放的方法是在喷嘴对面放置一块用于冷却的金属平板，该种方式有以下缺点：
(1)金属板的冷却能力不大，如果喷嘴的流量稍大一些就不能满足冷却要求；(2)对于实心喷嘴来说，其喷出的截面是一个充满反应釜内截面的圆形截面，金属板的截面只能做成比反应釜截面小，这样不能使喷出的全部水滴得到很好的冷却。因此，液滴内部热量释放效果并不明显。
发明内容
本发明是为解决上述问题而进行的，通过增加破裂单元，使得水合物液滴破裂成小液滴，快速释放内部的生成热。
本发明采用了如下技术方案：
本发明提供的二氧化碳水合物制备装置，具有以下特征，包括：反应单元，用于容纳水和二氧化碳进行反应；液体循环单元，分别和反应单元顶端的进液口以及底端的出液口连接，用于原料水的供应以及二氧化碳水合物的循环；进气单元，和反应单元顶端的进气口连接，用于二氧化碳原料的供应；破裂单元，设置于反应单元内部，表面带有预定密度的空隙，用于二氧化碳水合物的破裂；以及换热单元，位于破裂单元下方，用于吸收二氧化碳水合物的热量。
本发明提供的二氧化碳水合物制备装置，还可以具有这样的特征：反应单元顶端内侧连接有喷嘴，喷嘴和进液口连通，用于喷出原料水。
本发明提供的二氧化碳水合物制备装置，还可以具有这样的特征：反应单元外侧加装有保温层，顶部采用法兰密封。
本发明提供的二氧化碳水合物制备装置，还可以具有这样的特征：破裂单元为不锈钢金属丝相互交织而成的金属丝网，金属丝网表面带有一定密度的空隙。
本发明提供的二氧化碳水合物制备装置，还可以具有这样的特征：换热单元为盘管换热器。
本发明提供的二氧化碳水合物制备装置，还可以具有这样的特征：破裂单元和换热单元顶端间隔预定间隙，用于破裂单元上的液滴滴落到换热单元上。
本发明提供的二氧化碳水合物制备装置，还可以具有这样的特征：液体循环单元包括溶液泵以及连接在管路上的多个阀门。
本发明提供的二氧化碳水合物制备装置，还可以具有这样的特征：进气单元包括二氧化碳存储装置、压力调节装置以及连接在进气管路上的多个阀门。
发明作用与效果
本发明提供了一种二氧化碳水合物制备装置，包括反应单元、液体循环单元、进气单元、破裂单元以及换热单元组成，液体循环单元分别和反应单元的顶端的进液口以及底端的出液口连接，进气单元和反应单元上的进气口连接，破裂单元以及换热单元位于反应单元内部，由于本发明提供的二氧化碳水合物制备装置，换热单元为盘管换热器，在换热单元上方增加了由金属丝网构成的破裂单元，使得液滴下落的过程中与金属丝网相互碰撞而分裂成更细小的水滴，并透过金属丝网的间隙流向换热面积更大的盘管换热器，使得本发明提供的二氧化碳水合物制备装置，更有利于二氧化碳水合物内部的生成热有效的释放出来并被换热单元带走，使得后续的合成步骤得以更顺利的进行，提高了二氧化碳水合物的制备速率。
附图说明
图1是本发明中的二氧化碳水合物制备装置的结构示意图；
图2是本发明中的反应单元的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
图1为本实施例中的二氧化碳水合物制备装置的结构示意图。
图2为本实施例中的反应单元的结构示意图。
二氧化碳水合物制备装置100包括反应单元200、液体循环单元300以及进气单元400，破裂单元7以及换热单元8位于反应单元内部。
反应单元200包括圆柱形筒体的反应釜1，反应釜1的顶端由带颈对焊法兰2以及法兰盖3密封，法兰盖3的外侧连接进液口4，内侧连接实心喷嘴5，进液口4实心喷嘴5相连通，在实心喷嘴5的正下方装有直径与反应釜1内径相等的破裂单元7，在破裂单元7正下方安装换热单元8，反应釜底端带有出液口9，反应釜1顶端还带有CO2进气口6。
液体循环单元300包括顺序连接于进液管路上的单向阀10、溶液泵11以及单向阀12，单向阀10一端和出液口9连接，另一端和溶液泵11连接，进液管路和进液口4连接。
进气单元400包括二氧化碳存储装置13、压力调节装置14、单向气阀15、三通气阀16以及单向气阀17，三通气阀16一端和单向气阀15连接，一端和单向气阀17连接，第三端和反应釜1顶端的进气口6连接，单向气阀17的另一端和真空泵连接。
本实施例中，破裂单元7为不锈钢金属丝相互交织而成的金属丝网，丝网的目数选择和喷雾的流量有关，在给定的流量下，只要保证喷出的水能通过丝网，不在丝网的上表面聚集即可，金属丝的材质和反应釜材质相同，选用耐腐蚀的不锈钢材料，换热单元8为盘管换热器，金属丝网7和盘管换热器8之间间隔一定距离，间隔距离的长度以液滴能够滴落到盘管换热器8上为宜。
应用二氧化碳水合物制备装置100进行二氧化碳水合物制备时，首先，向反应釜1中添加含有添加剂的原料水，向盘管换热器8中通入冷媒；其次，关闭单向气阀15以及单向阀10，开启单向气阀17，启动真空泵，抽完真空后，关闭单向阀17，打开二氧化碳存储装置13的出口阀以及单向气阀15，调节压力调节装置14至合适值，让二氧化碳进入反应釜1中；第三，开启溶液泵11，打开单向阀10和单向阀12，原料水在溶液泵11的作用下通过实心喷嘴5喷入反应釜1中，在水液滴下落过程中，和CO2融合形成二氧化碳水合物液滴，二氧化碳水合物液滴继续下落与金属丝网7碰撞破裂成小液滴，将内部的生成热释放，而后热量被盘管换热器8中的冷媒带走，水合物进一步生成。反应釜1中的原料水循环几次，和CO2充分反应后，从出液口9中排出，再次向反应釜中通入含有添加剂的原料水，开始下一轮的二氧化碳水合物的制备。
本实施例中，为了充分利用装置以及节约装置空间，可在单向阀10和溶液泵11之间设置一个三通阀，三通阀的一端和单向阀10连接，另一端和溶液泵连接，第三端和原料水管路连接，当需要向反应釜1中通原料水时，关闭单向阀10，开启单向阀12，而后启动溶液泵11，原料水在溶液泵11的作用下，通过进液口4进入反应釜中。当原料水添加完毕后，调节三通阀，使三通阀和单向阀10相连通，进行原料液的循环。
本实施例中，为了保证反应的正常进行，保持反应釜内的低温环境，在反应釜外侧及循环管路外侧加装保温层。
实施例作用与效果
本实施例提供了一种二氧化碳水合物制备装置，包括反应单元、液体循环单元、进气单元、破裂单元以及换热单元组成，液体循环单元分别和反应单元的顶端的进液口以及底端的出液口连接，进气单元和反应单元上的进气口连接，破裂单元以及换热单元位于反应单元内部，由于本实施例提供的二氧化碳水合物制备装置，换热单元为盘管换热器，在换热单元上方增加了由金属丝网构成的破裂单元，使得液滴下落的过程中与金属丝网相互碰撞而分裂成更细小的水滴，并透过金属丝网的间隙流向换热面积更大的盘管换热器，使得本实施例提供的二氧化碳水合物制备装置，更有利于二氧化碳水合物内部的生成热有效的释放出来并被换热单元带走，使得后续的合成步骤得以更顺利的进行，提高了二氧化碳水合物的制备速率。
本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所述的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (8)
1.一种二氧化碳水合物制备装置，用于制备二氧化碳水合物，其特征在于，包括：
反应单元，用于容纳水和二氧化碳进行反应；
液体循环单元，分别和所述反应单元顶端的进液口以及底端的出液口连接，用于原料水的供应以及二氧化碳水合物的循环；
进气单元，和所述反应单元顶端的进气口连接，用于二氧化碳原料的供应；
破裂单元，设置于所述反应单元内部，用于二氧化碳水合物的破裂，所述破裂单元表面带有空隙；以及
换热单元，位于所述破裂单元下方，用于吸收所述二氧化碳水合物的热量。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳水合物制备装置，其特征在于：
其中，所述反应单元顶端内侧连接有喷嘴，所述喷嘴和所述进液口连通，用于喷出原料水。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳水合物制备装置，其特征在于：
其中，所述反应单元外侧加装有保温层，顶部采用法兰密封。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳水合物制备装置，其特征在于：
其中，所述破裂单元为不锈钢金属丝相互交织而成的金属丝网。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳水合物制备装置，其特征在于：
其中，所述换热单元为盘管换热器。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳水合物制备装置，其特征在于：
其中，所述破裂单元和所述换热单元顶端间隔预定间隙，用于所述破裂单元上的液滴滴落到所述换热单元上。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳水合物制备装置，其特征在于：
其中，所述液体循环单元包括溶液泵以及连接在管路上的多个阀门。
8.根据权利要求1所述的二氧化碳水合物制备装置，其特征在于：
其中，所述进气单元包括二氧化碳存储装置、压力调节装置以及连接在进气管路上的多个阀门。
Priority Applications (1)
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| CN201410603638.4A CN104445197A (zh) | 2014-10-30 | 2014-10-30 | 二氧化碳水合物制备装置 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150325 |