CN105567362A - 瓦斯水合分离鼓泡强化装置及基于该装置的瓦斯水合分离提纯强化装置及瓦斯提纯强化方法 - Google Patents

瓦斯水合分离鼓泡强化装置及基于该装置的瓦斯水合分离提纯强化装置及瓦斯提纯强化方法 Download PDF

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Abstract

瓦斯水合分离鼓泡强化装置及基于该装置的瓦斯水合分离提纯强化装置及瓦斯提纯强化方法，涉及煤炭领域。为了解决瓦斯水合分离速率慢、分离浓度与甲烷回收率低的问题。采用瓦斯水合分离鼓泡强化装置极大地增大了瓦斯气体与促进剂溶液的接触面积，提高了瓦斯进入液相的含量，进而加快分离速率，提高瓦斯水合分离浓度和甲烷回收率；瓦斯水合分离提纯强化装置及提纯强化方法通过温度控制箱调节温度，通过压力传感器和温度传感器实时监测水合反应釜内的瓦斯气体压力和瓦斯气体温度，并通过工控机、数据采集器实现对瓦斯气体压力和瓦斯气体温度的实时存储及观测，便于及时调整温度控制箱的温度及对该装置的操作顺序。适用于提纯其他气体。

Description

瓦斯水合分离鼓泡强化装置及基于该装置的瓦斯水合分离提纯强化装置及瓦斯提纯强化方法
技术领域
本发明涉及煤炭领域。
背景技术
煤矿瓦斯又称煤层瓦斯，煤层气是一种以烷烃为主的多组分混合烃类干气，其中CH4占绝大多数，另有少量的C2H6、C3H8和C4H10，这种CH4干气里有75％的碳、25％的氢，以及一些非烃类气体，如NH3、CO2、CO和H2S等，是主要存在于煤矿的伴生气体，也是造成煤矿井下事故的主要原因之一。其中，瓦斯的主要成分CH4是一种理想的气体燃料，它无色无味，每立方米纯CH4的发热量为34000KJ，也就是说1m3CH4完全燃烧后，能产生相当于1kg无烟煤提供的热量，与燃煤相比，瓦斯燃烧产物主要为二氧化碳和水，其燃烧所产生的污染，大体上只有石油的1/40，煤炭的1/800，是常规天然气最现实可靠的洁净、高效、优质和安全的补充或替代能源。
近年来，我国瓦斯排放量随着煤炭产量的增加和开采深度的加深正逐年提高，据资料统计2003年我国矿井瓦斯排放量首次突破100亿m3，到2011年矿井瓦斯排放量已达近151亿m3，但全国瓦斯利用量仅53亿m3，利用率仅为35％。我国煤矿瓦斯抽采总量的65％被直接排放到大气中，这不仅对大气环境造成了严重地污染，同时也浪费了宝贵的清洁能源。因此，将煤矿瓦斯分离提纯充分的利用起来，对缓解常规油气供应紧张状况、改善我国的能源结构、保护大气环境和实现国民经济可持续发展均具有十分重要的意义。
鉴于煤矿瓦斯巨大的资源前景和环境效应，国内外许多科技工作者对瓦斯分离提纯做了大量研究，变压吸附法、低温分离法、膜分离法、水合物法等分离技术被相继提出，其中水合物分离技术作为一种新型的分离手段，与传统分离方法相比，有其独特的优点：①水合物法具有压力损失小，分离效率高等优点；②水合物法可以在0℃以上的温度下进行，可以节省大量制冷所需的能量，且水合物法对气体预处理要求低。水合物法可处理烷烃成分浓度30％甚至更低的瓦斯气体，且原料气不需要脱硫脱水即可固化，节省了预处理成本，扩大了应用范围；③水合物法可以简化工艺流程，节省设备投资；④分离产物储存容易，安全性好。
瓦斯水合分离速率、分离浓度和甲烷回收率是瓦斯水合化分离技术得以应用的关键。目前提高水合物生长速率的促进手段主要有搅拌、添加表面活性剂和晶种等方法。但是搅拌方法机械耗能消耗大，且阻碍水合物聚集；而单一的添加促进剂的化学方法影响气液接触降低水合物含气率，影响瓦斯水合分离速率，且瓦斯水合分离效果不明显。
发明内容
本发明为了解决目前瓦斯水合分离速率低，及瓦斯水合分离效果不明显的问题，提出了瓦斯水合分离鼓泡强化装置及基于该装置的瓦斯水合分离提纯强化装置及瓦斯提纯强化方法。
瓦斯水合分离鼓泡强化装置，该装置用于使瓦斯气体中的甲烷形成甲烷水合物；该装置包括水合反应釜1、n个透明反应皿2、n个鼓泡喷头3、支架4、n个一号T形接头5、一个二号T形接头51、n个底托6、导管7、进气管8、促进剂溶液9和顶盖10；n为大于等于3的整数；
顶盖10上开有进气孔10-1和循环孔10-2，所述循环孔10-2用于气体循环；所述顶盖10用于密封水合反应釜1；水合反应釜1内部为空腔，且顶端开口；
n个透明反应皿2、n个鼓泡喷头3、支架4、n个一号T形接头5、一个二号T形接头51、n个底托6、导管7和进气管8构成反应装置；所述反应装置位于水合反应釜1内；
促进剂溶液9位于透明反应皿2内；n个底托6由上至下等间隔依次排列，且由支架4固定；n个透明反应皿2分别放置在n个底托6上；n个一号T形接头5均固定在支架4上，且所述n个一号T形接头5通过导管7连通，所述导管7还通过二号T形接头51与进气管8的一端连通；所述进气管8的另一端与所述进气孔10-1连通；所述一号T形接头5的循环孔连通鼓泡喷头3的入气孔；所述鼓泡喷头3的出气面朝上，且位于透明反应皿2中的促进剂溶液9内。
基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置，该装置包括m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置、温度控制箱11、m个温度传感器12、m个压力传感器13、残气储罐14、瓦斯储罐15、循环阀门16、气体循环泵17、气体干燥筒18、空气压缩机19、气相色谱仪20、数据采集器21、工控机22、开气阀门24、进气阀门25、一号阀门26、检测阀门27、二号阀门28和三号阀门29；m为大于等于1的整数；
m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置、m个温度传感器12、m个压力传感器13均放置在温度控制箱11内，温度控制箱11用于调节瓦斯水合分离鼓泡强化装置内的温度；
温度传感器12用于通过测温孔10-3监测瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的瓦斯气体温度；还用于将监测到的瓦斯气体温度传给至数据采集器21；压力传感器13用于通过进气孔10-1监测瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的瓦斯气体压力；还用于将监测到的瓦斯气体压力传给至数据采集器21；数据采集器21用于将采集的瓦斯气体温度和瓦斯气体压力传送至工控机22；工控机22用于实时监测采集的瓦斯气体温度和瓦斯气体压力；
三号阀门29用于控制残气储罐14工作；残气储罐14用于收集瓦斯气体中的其余成分的气体；瓦斯储罐15用于提供瓦斯；
气体循环泵17用于使瓦斯储罐15中的瓦斯进入水合反应釜内；气体干燥筒18用于干燥处于循环过程中的瓦斯；空气压缩机19用于驱动气体循环泵17和气体干燥筒18工作；
循环阀门16、一号阀门26和检测阀门27处于关闭状态时，瓦斯储罐15中的瓦斯，依次经过进气阀门25、气体循环泵17、开气阀门24和m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的循环孔10-2进入水合反应釜1内，待压力传感器13监测到水合反应釜1内的瓦斯气体压力达到设定值时，关闭空气压缩机19、进气阀门25和气体循环泵17，同时，开启循环阀门16和一号阀门26，瓦斯气体在气体干燥筒18、开气阀门24、水合反应釜1、循环阀门16和一号阀门26构成的循环通路中循环流动；此时瓦斯气体与促进剂溶液反应得到甲烷水合物和剩余气体；剩余气体为其余成分气体或包含其余成分气体和低含量甲烷的瓦斯；
检测阀门27和二号阀门28用于在反应过程每隔10min开启一次，使气相色谱仪20监测剩余气体中瓦斯气体的浓度。
基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的瓦斯提纯强化方法，该提纯强化方法包括下述步骤：
步骤一、检查基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的气密性；
步骤二、关闭进气截止阀24，开启进气截止阀10min-15min，排除所述瓦斯水合分离提纯强化装置内的空气；
步骤三、设定温度控制箱11内的温度低于甲烷水合物形成时的温度值；所述甲烷水合物形成时的温度值表示在固定压力下形成甲烷水合物时对应的相平衡温度值；
步骤四、开启气体循环泵17、气体干燥筒18和空气压缩机19，瓦斯储罐15内的瓦斯气体经进气阀门25、气体循环泵17、开气阀门24和m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的循环孔10-2进入水合反应釜1内的促进剂溶液9内，瓦斯气体与促进剂溶液反应；待压力传感器13监测到瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的瓦斯气体压力达到设定分离压力时，关闭空气压缩机19、进气阀门25和气体循环泵17；开启循环阀门16、一号阀门26和气体循环泵17，使瓦斯在气体循环泵17、开气阀门24、瓦斯水合分离鼓泡强化装置、循环阀门16、一号阀门26组成的循环系统内循环，此时，瓦斯与促进剂溶液不断反应并形成瓦斯水合物；在形成瓦斯水合物的反应过程中，每隔10min开启一次检测阀门27和二号阀门28，使剩余气体进入气相色谱仪20内，通过气相色谱仪20监测剩余气体中甲烷的浓度；
步骤五、待工控机22上显示的瓦斯气体压力不再发生变化时，调节温度控制箱11内的温度为-5℃，进行二次降温，待水合反应釜内的温度降至-5℃时，开启检测阀门27和三号阀门29，将剩余气体排入残气储罐14，待水合反应釜内的剩余气体压力为零时，关闭开气阀门24和循环阀门16；
步骤六、调节温度控制箱11内的温度，使瓦斯水合分离鼓泡强化装置内的温度升高，直至瓦斯水合物完全分解，此时水合反应釜内为提纯气体。
本发明采用瓦斯水合分离鼓泡强化装置使瓦斯气体以气泡形式从促进剂溶液底部上升过程中破裂，极大地增大了瓦斯气体与促进剂溶液的接触面积，提高了瓦斯气体在促进剂溶液中的含量，从而促进水合物的生成，进而加快分离速率，提高瓦斯水合分离浓度和甲烷回收率。
本发明所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置及瓦斯提纯强化方法，通过温度控制箱调节温度，使瓦斯水合分离处于固定的温度内进行瓦斯水合分离，通过压力传感器和温度传感器实时监测水合反应釜内的瓦斯气体压力和瓦斯气体温度，并通过工控机、数据采集器实现工作人员对瓦斯气体压力和瓦斯气体温度的实时存储及观测，从而便于工作人员及时调整温度控制箱的温度及瓦斯水合分离提纯装置中的各个装置的操作顺序，从而获得甲烷水合物，并将瓦斯气体中的其余成分气体排出。
本发明所述的提纯强化装置和瓦斯提纯强化方法，较好克服了目前煤矿瓦斯水合分离提纯装置和瓦斯提纯方法匮乏的弊端，且将大量的低浓度瓦斯进行分离提纯，降低了对环境的污染，提高了资源利用率，所述提纯装置具有可靠性强、成本低、适用范围广、控制方便，易于改造升级等优点。本发明适用于提纯其他气体。
附图说明
图1为基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的结构示意图；
图2为温度控制箱和CCD视频采集器的位置关系图；
图3为透明反应皿、鼓泡喷头、促进剂溶液的位置关系图；
图4为水合分离鼓泡强化装置的内部装置的位置关系示意图；
图5为水合分离鼓泡强化装置中的水合反应釜的结构示意图；
图6为顶盖的俯视图；
图7为顶盖的结构示意图；
图8为水合反应釜和顶盖的位置示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、参照图3至图8具体说明本实施方式，本实施方式所述的瓦斯水合分离鼓泡强化装置，瓦斯气体包括甲烷和其余成分气体；该装置用于使瓦斯气体中的甲烷形成甲烷水合物；该装置包括水合反应釜1、n个透明反应皿2、n个鼓泡喷头3、支架4、n个一号T形接头5、一个二号T形接头51、n个底托6、导管7、进气管8、促进剂溶液9和顶盖10；n为大于等于3的整数；
顶盖10上开有进气孔10-1和循环孔10-2，所述循环孔10-2用于气体循环；所述顶盖10用于密封水合反应釜1；水合反应釜1内部为空腔，且顶端开口；
n个透明反应皿2、n个鼓泡喷头3、支架4、n个一号T形接头5、一个二号T形接头51、n个底托6、导管7和进气管8构成反应装置；所述反应装置位于水合反应釜1内；
促进剂溶液9位于透明反应皿2内；n个底托6由上至下等间隔依次排列，且由支架4固定；n个透明反应皿2分别放置在n个底托6上；n个一号T形接头5均固定在支架4上，且所述n个一号T形接头5通过导管7连通，所述导管7还通过二号T形接头51与进气管8的一端连通；所述进气管8的另一端与所述进气孔10-1连通；所述一号T形接头5的循环孔连通鼓泡喷头3的入气孔；所述鼓泡喷头3的出气面朝上，且位于透明反应皿2中的促进剂溶液9内。
本实施方式中，煤矿瓦斯在水合反应釜内与促进剂溶液充分接触，通过鼓泡法使煤矿瓦斯以气泡形式融入促进剂溶液内，且煤矿瓦斯气泡从底部进入促进剂溶液内，然后再上升破裂，极大地增大了煤矿瓦斯气体与促进剂溶液的接触面积，提高了煤矿瓦斯气体在促进剂溶液中的含量，从而促进瓦斯水合物的生成，进而加快了瓦斯水合速率，提高了甲烷回收率。瓦斯水合分离效果明显。相比现有的瓦斯水合物分离中促进水合物生长速率的手段，采用本装置使瓦斯水合分离速率提高了30％以上。
具体实施方式二、参照图5具体说明本实施方式，本具体实施方式是对具体实施方式一所述的瓦斯水合分离鼓泡强化装置的进一步说明，本实施方式中，所述水合反应釜1的釜身开有2个视窗1-1，所述视窗1-1用于观察水合反应釜内的变化。
具体实施方式三、参照图6和图7具体说明本实施方式，本具体实施方式是对具体实施方式一所述的瓦斯水合分离鼓泡强化装置的进一步说明，本实施方式中，顶盖10上还开有测温孔10-3，所述测温孔10-3用于安装温度传感器。
本实施方式中，测温孔内安装温度传感器，用于实时监测水合反应釜内的温度变化。
具体实施方式四、参照图1至图8具体说明本实施方式，基于具体实施方式三所述的瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置，该装置包括m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置、温度控制箱11、m个温度传感器12、m个压力传感器13、残气储罐14、瓦斯储罐15、循环阀门16、气体循环泵17、气体干燥筒18、空气压缩机19、气相色谱仪20、数据采集器21、工控机22、开气阀门24、进气阀门25、一号阀门26、检测阀门27、二号阀门28和三号阀门29；m为大于等于1的整数；
m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置、m个温度传感器12、m个压力传感器13均放置在温度控制箱11内，温度控制箱11用于调节瓦斯水合分离鼓泡强化装置内的温度；
温度传感器12用于通过测温孔10-3监测瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的瓦斯气体温度；还用于将监测到的瓦斯气体温度传给至数据采集器21；压力传感器13用于通过进气孔10-1监测瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的瓦斯气体压力；还用于将监测到的瓦斯气体压力传给至数据采集器21；数据采集器21用于将采集的瓦斯气体温度和瓦斯气体压力传送至工控机22；工控机22用于实时监测采集的瓦斯气体温度和瓦斯气体压力；
三号阀门29用于控制残气储罐14工作；残气储罐14用于收集瓦斯气体中的其余成分的气体；瓦斯储罐15用于提供瓦斯；
气体循环泵17用于使瓦斯储罐15中的瓦斯进入水合反应釜内；气体干燥筒18用于干燥处于循环过程中的瓦斯；空气压缩机19用于驱动气体循环泵17和气体干燥筒18工作；
循环阀门16、一号阀门26和检测阀门27处于关闭状态时，瓦斯储罐15中的瓦斯，依次经过进气阀门25、气体循环泵17、开气阀门24和m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的循环孔10-2进入水合反应釜1内，待压力传感器13监测到水合反应釜1内的瓦斯气体压力达到设定值时，关闭空气压缩机19、进气阀门25和气体循环泵17，同时，开启循环阀门16和一号阀门26，瓦斯气体在气体干燥筒18、开气阀门24、水合反应釜1、循环阀门16和一号阀门26构成的循环通路中循环流动；此时瓦斯气体与促进剂溶液反应得到甲烷水合物和剩余气体；剩余气体为其余成分气体或包含其余成分气体和低含量甲烷的瓦斯；
检测阀门27和二号阀门28用于在反应过程每隔10min开启一次，使气相色谱仪20监测剩余气体中瓦斯气体的浓度。
本实施方式中，该装置中的温度控制箱，为瓦斯提纯提供了环境温度；压力传感器、温度传感器、工控机和数据采集器实时监测水合反应釜内的瓦斯气体压力和瓦斯气体温度，从而便于工作人员对提出装置进行操作。该装置有效地促进了煤矿瓦斯水合分离过程，加快了瓦斯水合分离速率，提高了甲烷气体的分离浓度，增大了甲烷气体的回收率，提高了资源利用率，同时保护了环境降低了空气污染，为瓦斯水合物的工业生产提供了良好的前景，奠定了结实的基础。
具体实施方式五、参照图2具体说明本实施方式，本具体实施方式是对具体实施方式四所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的进一步说明，本实施方式中，所述温度控制箱11的箱体上设置有观察视窗11-1，所述观察视窗11-1用于为观察者观察该装置内部反应过程。
具体实施方式六、参照图2具体说明本实施方式，本具体实施方式是对具体实施方式四所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的进一步说明，本实施方式中，该装置还包括CCD视频采集器23；CCD视频采集器23用于通过所述观察视窗11-1记录该装置内的瓦斯与促进剂溶液反应情况。
具体实施方式七、根据具体实施方式四、五或六所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的瓦斯提纯强化方法，本实施方式中，
该提纯强化方法包括下述步骤：
步骤一、检查基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的气密性；
步骤二、关闭进气截止阀24，开启进气截止阀10min-15min，排除所述瓦斯水合分离提纯强化装置内的空气；
步骤三、设定温度控制箱11内的温度低于甲烷水合物形成时的温度值；所述甲烷水合物形成时的温度值表示在固定压力下形成甲烷水合物时对应的相平衡温度值；
步骤四、开启气体循环泵17、气体干燥筒18和空气压缩机19，瓦斯储罐15内的瓦斯气体经进气阀门25、气体循环泵17、开气阀门24和m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的循环孔10-2进入水合反应釜1内的促进剂溶液9内，瓦斯气体与促进剂溶液反应；待压力传感器13监测到瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的瓦斯气体压力达到设定分离压力时，关闭空气压缩机19、进气阀门25和气体循环泵17；开启循环阀门16、一号阀门26和气体循环泵17，使瓦斯在气体循环泵17、开气阀门24、瓦斯水合分离鼓泡强化装置、循环阀门16、一号阀门26组成的循环系统内循环，此时，瓦斯与促进剂溶液不断反应并形成瓦斯水合物；在形成瓦斯水合物的反应过程中，每隔10min开启一次检测阀门27和二号阀门28，使剩余气体进入气相色谱仪20内，通过气相色谱仪20监测剩余气体中甲烷的浓度；
步骤五、待工控机22上显示的瓦斯气体压力不再发生变化时，调节温度控制箱11内的温度为-5℃，进行二次降温，待水合反应釜内的温度降至-5℃时，开启检测阀门27和三号阀门29，将剩余气体排入残气储罐14，待水合反应釜内的剩余气体压力为零时，关闭开气阀门24和循环阀门16；
步骤六、调节温度控制箱11内的温度，使瓦斯水合分离鼓泡强化装置内的温度升高，直至瓦斯水合物完全分解，此时水合反应釜内为提纯气体。
本实施方式中，瓦斯提纯强化方法中，对煤矿瓦斯进行抽采，将瓦斯气体利用气体循环泵通入水合分离鼓泡强化装置中，经底部鼓泡喷头与促进剂溶液充分接触，在固定温度条件下只使瓦斯中的甲烷形成水合物，最后将分离的其余成分气体排出，将甲烷以水合物的形式回收。
步骤五中，调节温度控制箱11内的温度为-5℃，进行二次降温的原因如下：排放剩余气体的过程为泄压过程，泄压和升温都会导致水合物(甲烷水合物)分解，所以第二次降温的目的是防止在排放剩余气体的过程中已经形成的水合物分解，所以给予一个更低的温度，使水合物(甲烷水合物)不容易分解。-5摄氏度这个值是根据需要自定义的，一般零下几度都能到达目的。
具体实施方式八、本具体实施方式是对具体实施方式七所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的瓦斯提纯强化方法的进一步说明，本实施方式中，步骤一中检查基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的气密性，所述检查气密性的方法为：开启瓦斯储罐15的供气口向基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置内充入2MPa瓦斯，通过压力传感器13和工控机22实时监测水合反应釜内气体压力的变化情况，若30min后水合反应釜内气体压力没有发生任何变化，则该基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的气密性良好。
本发明中，促进剂溶液由动力学促进剂与热力学促进剂构成，资料显示动力学促进剂能够缩短水合物形成诱导期，提高瓦斯水合分离速率，热力学促进剂能够改善瓦斯水合分离温度压力条件，可使瓦斯水合分离过程在更加温和条件下进行。因此，利用空气压缩机驱动气体循环泵使瓦斯不断在促进剂溶液中循环流动，以该物理方法增大瓦斯与促进剂溶液的接触面积，提高瓦斯在促进剂溶液中的含量，使瓦斯气体更容易进入液体形成水合物，从而实现物理方法与化学方法联用的协同强化瓦斯水分分离过程的目的。
工作过程：在整个装置使用前检查装置的气密性，待测试气密性完好后，瓦斯水合分离提纯装置才可以进行使用；首先将按浓度配比好的促进剂溶液放入透明反应皿中，然后将透明反应皿放置在底托上，连接好气路与鼓泡喷头后，封闭顶盖，安装温度传感器和压力传感器。利用瓦斯气体对瓦斯水合分离提纯装置的气路清洗，排除其内部的空气，设定温度控制箱至指定温度，利用空气压缩机驱动气体循环泵将瓦斯气体充入水合反应釜至分离压力，由空气水合反应釜中气体压力的实时变化情况，至其压力趋于平衡后，关闭空气压缩机，将水合反应釜中剩余气体排入残气储罐。
本发明所述的提纯强化方法和提纯强化装置，克服了现今煤矿瓦斯分离方法匮乏的弊端，将大量的低浓度瓦斯进行分离提纯，降低了对环境的污染，提高了资源利用率。

Claims (8)

1.瓦斯水合分离鼓泡强化装置，其特征在于，该装置用于使瓦斯气体中的甲烷形成甲烷水合物；该装置包括水合反应釜(1)、n个透明反应皿(2)、n个鼓泡喷头(3)、支架(4)、n个一号T形接头(5)、一个二号T形接头(51)、n个底托(6)、导管(7)、进气管(8)、促进剂溶液(9)和顶盖(10)；n为大于等于3的整数；
顶盖(10)上开有进气孔(10-1)和循环孔(10-2)，所述循环孔(10-2)用于气体循环；所述顶盖(10)用于密封水合反应釜(1)；水合反应釜(1)内部为空腔，且顶端开口；
n个透明反应皿(2)、n个鼓泡喷头(3)、支架(4)、n个一号T形接头(5)、一个二号T形接头(51)、n个底托(6)、导管(7)和进气管(8)构成反应装置；所述反应装置位于水合反应釜(1)内；
促进剂溶液(9)位于透明反应皿(2)内；n个底托(6)由上至下等间隔依次排列，且由支架(4)固定；n个透明反应皿(2)分别放置在n个底托(6)上；n个一号T形接头(5)均固定在支架(4)上，且所述n个一号T形接头(5)通过导管(7)连通，所述导管(7)还通过二号T形接头(51)与进气管(8)的一端连通；所述进气管(8)的另一端与所述进气孔(10-1)连通；所述一号T形接头(5)的循环孔连通鼓泡喷头(3)的入气孔；所述鼓泡喷头(3)的出气面朝上，且位于透明反应皿(2)中的促进剂溶液(9)内。
2.根据权利要求1所述的瓦斯水合分离鼓泡强化装置，其特征在于，所述水合反应釜(1)的釜身开有2个视窗(1-1)，所述视窗(1-1)用于观察水合反应釜内的变化。
3.根据权利要求1所述的瓦斯水合分离鼓泡强化装置，其特征在于，顶盖(10)上还开有测温孔(10-3)，所述测温孔(10-3)用于安装温度传感器。
4.基于权利要求3所述的瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置，其特征在于，该装置包括m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置、温度控制箱(11)、m个温度传感器(12)、m个压力传感器９13)、残气储罐(14)、瓦斯储罐(15)、循环阀门(16)、气体循环泵(17)、气体干燥筒(18)、空气压缩机(19)、气相色谱仪(20)、数据采集器(21)、工控机(22)、开气阀门(24)、进气阀门(25)、一号阀门(26)、检测阀门(27)、二号阀门(28)和三号阀门(29)；m为大于等于1的整数；
m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置、m个温度传感器(12)、m个压力传感器(13)均放置在温度控制箱(11)内，温度控制箱(11)用于调节瓦斯水合分离鼓泡强化装置内的温度；
温度传感器(12)用于通过测温孔(10-3)监测瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的瓦斯气体温度；还用于将监测到的瓦斯气体温度传给至数据采集器(21)；压力传感器(13)用于通过进气孔(10-1)监测瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的瓦斯气体压力；还用于将监测到的瓦斯气体压力传给至数据采集器(21)；数据采集器(21)用于将采集的瓦斯气体温度和瓦斯气体压力传送至工控机(22)；工控机(22)用于实时监测采集的瓦斯气体温度和瓦斯气体压力；
三号阀门(29)用于控制残气储罐(14)工作；残气储罐(14)用于收集瓦斯气体中的其余成分的气体；瓦斯储罐(15)用于提供瓦斯；
气体循环泵(17)用于使瓦斯储罐(15)中的瓦斯进入水合反应釜内；气体干燥筒(18)用于干燥处于循环过程中的瓦斯；空气压缩机(19)用于驱动气体循环泵(17)和气体干燥筒(18)工作；
循环阀门(16)、一号阀门(26)和检测阀门(27)处于关闭状态时，瓦斯储罐(15)中的瓦斯，依次经过进气阀门(25)、气体循环泵(17)、开气阀门(24)和m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的循环孔(10-2)进入水合反应釜(1)内，待压力传感器(13)监测到水合反应釜(1)内的瓦斯气体压力达到设定值时，关闭空气压缩机(19)、进气阀门(25)和气体循环泵(17)，同时，开启循环阀门(16)和一号阀门(26)，瓦斯气体在气体干燥筒(18)、开气阀门(24)、水合反应釜(1)、循环阀门(16)和一号阀门(26)构成的循环通路中循环流动；此时瓦斯气体与促进剂溶液反应得到甲烷水合物和剩余气体；剩余气体为其余成分气体或包含其余成分气体和低含量甲烷的瓦斯；
检测阀门(27)和二号阀门(28)用于在反应过程每隔10min开启一次，使气相色谱仪(20)监测剩余气体中瓦斯气体的浓度。
5.根据权利要求4所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置，其特征在于，所述温度控制箱(11)的箱体上设置有观察视窗(11-1)，所述观察视窗(11-1)用于为观察者观察该装置内部反应过程。
6.根据权利要求4所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置，其特征在于，该装置还包括CCD视频采集器(23)；CCD视频采集器(23)用于通过所述观察视窗(11-1)记录该装置内的瓦斯与促进剂溶液反应情况。
7.根据权利要求4、5或6所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的瓦斯提纯强化方法，其特征在于，该提纯强化方法包括下述步骤：
步骤一、检查基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的气密性；
步骤二、关闭进气截止阀(24)，开启进气截止阀(25)10min-15min，排除所述瓦斯水合分离提纯强化装置内的空气；
步骤三、设定温度控制箱(11)内的温度低于甲烷水合物形成时的温度值；所述甲烷水合物形成时的温度值表示在固定压力下形成甲烷水合物时对应的相平衡温度值；
步骤四、开启气体循环泵(17)、气体干燥筒(18)和空气压缩机(19)，瓦斯储罐(15)内的瓦斯气体经进气阀门(25)、气体循环泵(17)、开气阀门(24)和m套瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的循环孔(10-2)进入水合反应釜(1)内的促进剂溶液(9)内，瓦斯气体与促进剂溶液反应；待压力传感器(13)监测到瓦斯水合分离鼓泡强化装置中的瓦斯气体压力达到设定分离压力时，关闭空气压缩机(19)、进气阀门(25)和气体循环泵(17)；开启循环阀门(16)、一号阀门(26)和气体循环泵(17)，使瓦斯在气体循环泵(17)、开气阀门(24)、瓦斯水合分离鼓泡强化装置、循环阀门(16)、一号阀门(26)组成的循环系统内循环，此时，瓦斯与促进剂溶液不断反应并形成瓦斯水合物；在形成瓦斯水合物的反应过程中，每隔10min开启一次检测阀门(27)和二号阀门(28)，使剩余气体进入气相色谱仪(20)内，通过气相色谱仪(20)监测剩余气体中甲烷的浓度；
步骤五、待工控机(22)上显示的瓦斯气体压力不再发生变化时，调节温度控制箱(11)内的温度为-5℃，进行二次降温，待水合反应釜内的温度降至-5℃时，开启检测阀门(27)和三号阀门(29)，将剩余气体排入残气储罐(14)，待水合反应釜内的剩余气体压力为零时，关闭开气阀门(24)和循环阀门(16)；
步骤六、调节温度控制箱(11)内的温度，使瓦斯水合分离鼓泡强化装置内的温度升高，直至瓦斯水合物完全分解，此时水合反应釜内为提纯气体。
8.根据权利要求7所述的基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的瓦斯提纯强化方法，其特征在于，步骤一中检查基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的气密性，所述检查气密性的方法为：开启瓦斯储罐(15)的供气口向基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置内充入2MPa瓦斯，通过压力传感器(13)和工控机(22)实时监测水合反应釜内气体压力的变化情况，若30min后水合反应釜内气体压力没有发生任何变化，则该基于瓦斯水合分离鼓泡强化装置的瓦斯水合分离提纯强化装置的气密性良好。
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