CN112536012A - 气体水合物反应系统 - Google Patents

气体水合物反应系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112536012A
CN112536012A CN202010662757.2A CN202010662757A CN112536012A CN 112536012 A CN112536012 A CN 112536012A CN 202010662757 A CN202010662757 A CN 202010662757A CN 112536012 A CN112536012 A CN 112536012A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
kettle
reaction
gas hydrate
reaction system
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.)
Pending
Application number
CN202010662757.2A
Other languages
English (en)
Inventor
闫柯乐
尚超
王彩君
胡绪尧
肖安山
张红星
李莹
林雨
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.)
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
Sinopec North China Oil and Gas Co
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
Sinopec North China Oil and Gas Co
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 China Petroleum and Chemical Corp, Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute, Sinopec North China Oil and Gas Co filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Publication of CN112536012A publication Critical patent/CN112536012A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
    • 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
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • 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
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
    • 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
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • 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
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B01J19/0066—Stirrers
    • 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
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/002—Component parts of these vessels not mentioned in B01J3/004, B01J3/006, B01J3/02 - B01J3/08; Measures taken in conjunction with the process to be carried out, e.g. safety measures
    • 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
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/006—Processes utilising sub-atmospheric pressure; Apparatus therefor
    • 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
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
    • B01J3/046—Pressure-balanced vessels
    • 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
    • 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
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00103—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from the reactor
    • 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
    • B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及气体水合物生成研究领域，公开了一种气体水合物反应系统。所述气体水合物反应系统包括反应釜，所述反应釜内限定有供反应物进行反应的反应室，所述反应室内设置有用于对所述反应物进行搅拌的第一搅拌器和第二搅拌器，所述第一搅拌器设置为通过绕所述反应室的轴线旋转来实现搅拌，所述第二搅拌器设置为通过在所述反应室内上下移动来实现搅拌。本发明通过在反应釜内设置所述第一搅拌器和第二搅拌器，将旋转式搅拌和撞击式搅拌相结合，能够充分强化气液反应，有效提高气体水合物的生成速率和储气量，而且具有工艺简单、实验重复性好等优点。

Description

气体水合物反应系统
技术领域
本发明涉及气体水合物生成研究领域，具体地涉及一种气体水合物反应系统。
背景技术
气体水合物是由气体分子(CH4、C2H6、CO2等)与水分子在低温高压条件下反应形成的非化学计量性晶体笼状物质。通过使气体形成水合物的形式能够实现气体的固态储存，特别是对于目前较热的低碳清洁能源天然气，1m3的天然气水合物可储存160-180m3天然气，对于天然气的开发和利用具有重要意义。
气体水合物储气技术与传统的压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)储气技术相比具有如下优势：(1)气体水合物是固体，在冷冻到-15℃左右时即可常压保存，储运条件温和，可实现常压运输；(2)可长期保持固体状态稳定存在，不易发生压力激增，安全性高；(3)气体水合物以水为介质，对天然气的成分没有特殊要求，成本低，具有很大的经济价值。因此，气体水合物法储运天然气具有较高的应用前景。
然而，目前所使用的气体水合物生成装置，气体水合物在常规条件下生成速率慢、储气量远低于其理论值，严重影响了气体水合物储气技术的大规模应用。另外，大部分气体水合物生成装置还存在工艺复杂、操作繁琐、不易于工业化应用的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种气体水合物反应系统，以解决目前存在的气体水合物生成速率慢、储气量小的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种气体水合物反应系统，所述气体水合物反应系统包括反应釜，所述反应釜内限定有供反应物进行反应的反应室，所述反应室内设置有用于对所述反应物进行搅拌的第一搅拌器和第二搅拌器，所述第一搅拌器设置为通过绕所述反应室的轴线旋转来实现搅拌，所述第二搅拌器设置为通过在所述反应室内上下移动来实现搅拌。
可选地，所述第一搅拌器为从所述反应室的底壁向上延伸的搅拌桨，所述气体水合物反应系统包括用于驱动所述搅拌桨旋转的旋转电机；和/或
所述第二搅拌器为与所述反应室同轴的搅拌环，所述搅拌环套设于所述搅拌桨外，所述搅拌环与所述搅拌桨和所述反应室的侧壁之间具有径向间隙，所述气体水合物反应系统包括用于驱动所述搅拌环上下移动的驱动件。
可选地，所述搅拌桨包括与所述反应室同轴的转轴和连接于所述转轴的沿所述转轴的径向延伸的多个叶片，多个所述叶片沿所述转轴的周向间隔排布且沿所述转轴的轴向分层排布；和/或
所述搅拌环为磁环，所述驱动件包括设置于所述反应釜外的沿所述磁环的周向排布的多个磁铁以及用于带动所述多个磁铁上下移动的升降电机。
可选地，所述反应釜上设置有与所述反应室连通的进气口和进/排液口，所述气体水合物反应系统包括与所述进气口连通的气瓶和与所述进/排液口连通的储液罐；和/或
所述气体水合物反应系统包括控制器，所述控制器设置为能够控制所述第一搅拌器和所述第二搅拌器的运行。
可选地，所述气体水合物反应系统包括设置于所述气瓶与所述进气口之间的连通管路上的压力控制装置，所述压力控制装置用于控制进入所述反应釜的气体的压力。
可选地，所述压力控制装置包括压力控制釜和压力控制泵，所述压力控制釜包括限定于内部的储气腔以及与所述储气腔连通的进气口和出气口，所述压力控制釜的进气口与所述气瓶的出气口连通，所述压力控制釜的出气口与所述反应釜的进气口连通，所述压力控制釜内设置有活塞，所述活塞设置为能够通过移动控制所述储气腔的压力，所述压力控制泵设置为能够驱动所述活塞的移动；和/或
所述气体水合物反应系统包括平衡釜，所述平衡釜连接于所述压力控制装置与所述反应釜的进气口之间。
可选地，所述气体水合物反应系统包括恒温箱，所述反应釜、所述压力控制釜以及所述平衡釜均置于所述恒温箱内。
可选地，所述反应釜上设置有与所述反应室连通的出气口，所述气体水合物反应系统包括与所述反应釜的出气口连通的抽真空装置；和/或
所述气体水合物反应系统包括分别用于监测所述压力控制釜、所述平衡釜和所述反应釜内压力的压力监测器以及用于监测所述反应釜内温度的温度监测器。
可选地，所述控制器设置为能够控制所述压力控制泵和所述抽真空装置的运行；和/或
所述控制器分别与所述压力监测器和所述温度监测器电连接，以用于接收所述压力监测器和所述温度监测器采集的数据。
可选地，所述气体水合物反应系统包括与所述反应釜的出气口连通的减压阀和气体质量流量计，所述控制器与所述气体质量流量计电连接，以用于接收所述气体质量流量计采集的数据。
本发明的气体水合物反应系统，通过在反应釜内设置所述第一搅拌器和第二搅拌器，将旋转式搅拌和撞击式搅拌相结合，能够充分强化气液反应，有效提高气体水合物的生成速率和储气量，而且具有工艺简单、实验重复性好等优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明中气体水合物反应系统的一种实施方式的示意图。
附图标记说明
1-气瓶，2-压力控制釜，21-活塞，3-压力控制泵，4-平衡釜，5-反应釜，51-搅拌桨，52-旋转电机，53-磁环，54-磁铁，55-升降电机，56-紧固件，6-恒温箱，7-真空泵，8-截止阀，9-压力监测器，10-温度监测器，11-三通阀，12-支架，13-减压阀，14-气体质量流量计，15-控制器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是指安装使用状态下的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。
本发明提供一种气体水合物反应系统，所述气体水合物反应系统包括反应釜5，所述反应釜5内限定有供反应物进行反应的反应室，所述反应室内设置有用于对所述反应物进行搅拌的第一搅拌器和第二搅拌器，所述第一搅拌器设置为通过绕所述反应室的轴线旋转来实现搅拌，所述第二搅拌器设置为通过在所述反应室内上下移动来实现搅拌。
可以理解的是，上述中所述反应室内进行的反应为气体水合物的生成反应，所述反应物可包括气体(例如天然气)和液体(例如水)。反应釜5为气液反应生成气体水合物提供场所。
本发明通过在反应釜5内设置所述第一搅拌器和所述第二搅拌器，将旋转式搅拌和撞击式搅拌相结合，能够充分强化气液反应，有效提高气体水合物的生成速率和储气量，而且具有工艺简单、实验重复性好等优点。
本发明中，所述第一搅拌器可以是任意能够在所述反应室内旋转搅拌的部件，例如搅拌子。所述第二搅拌器可以是任意能够在所述反应室内升降的部件。
而作为本发明的优选方案，如图1所示，所述第一搅拌器为从所述反应室的底壁向上延伸的搅拌桨51，所述气体水合物反应系统包括用于驱动所述搅拌桨51旋转的旋转电机52(旋转电机52优选为可实现不同转速的设定)。所述第二搅拌器为与所述反应室同轴的搅拌环，所述搅拌环套设于所述搅拌桨51外，所述搅拌环与所述搅拌桨51和所述反应室的侧壁之间具有径向间隙，所述气体水合物反应系统包括用于驱动所述搅拌环上下移动的驱动件。通过上述搅拌环与搅拌桨51的设置，所述搅拌环的升降与所述搅拌桨51的旋转互不干扰，但是两者能够相互配合，以实现对反应釜5内反应物的多方向充分搅拌。
其中，为了进一步强化气液反应，如图1所示，所述搅拌桨51可包括与所述反应室同轴的转轴和连接于所述转轴的沿所述转轴的径向延伸的多个叶片，多个所述叶片沿所述转轴的周向间隔排布且沿所述转轴的轴向分层排布。当然，在其他实施方式中，所述叶片可以沿倾斜于所述转轴的轴向的任意方向延伸，多个所述叶片可以其他方式排布。
另外，上述中，所述搅拌环可以为磁环53，所述驱动件可包括设置于所述反应釜5外的沿所述磁环53的周向排布的多个磁铁54以及用于带动所述多个磁铁54上下移动的升降电机55(参见图1)。其中，可以理解的是，磁铁54呈块状。在其他实施方式中，可仅包括一个呈环状的磁铁54。在如图1所示的实施方式中，反应釜5呈圆柱状，反应釜5内的反应室形成为圆柱腔，多个磁铁54沿反应釜5的周向间隔排布，磁环53与多个磁铁54位于反应釜5的同一高度，磁环53在磁铁54的磁力作用下带动而上下撞击反应物。
本发明中，所述反应釜5上设置有与所述反应室连通的进气口(用于供气体进入反应室)和进/排液口(用于供液体进入反应室或从反应室排出)，所述气体水合物反应系统可包括与所述进气口连通的气瓶1和与所述进/排液口连通的储液罐。其中，如图1所示，所述进气口优选位于所述反应釜5的顶部(参见图1中反应釜5顶部与截止阀8的连接处)，所述进/排液口优选位于所述反应釜5的下部(参见图1中反应釜5右侧下部与截止阀8的连接处)。
本发明中，为了使进入反应釜5的气体的压力得到控制，所述气体水合物反应系统可包括设置于所述气瓶1与所述进气口之间的连通管路上的压力控制装置，所述压力控制装置用于控制进入所述反应釜5的气体的压力。其中，所述压力控制装置可以将反应釜5内气体的压力维持在进行气液反应所需的反应压力(例如0-30MPa)，提高气液反应效率。
根据本发明中所述压力控制装置的一种实施方式，如图1所示，所述压力控制装置可包括压力控制釜2和压力控制泵3，所述压力控制釜2包括限定于内部的储气腔以及与所述储气腔连通的进气口和出气口，所述压力控制釜2的进气口与所述气瓶1的出气口连通，所述压力控制釜2的出气口与所述反应釜5的进气口连通，所述压力控制釜2内设置有活塞21，所述活塞21设置为能够通过移动控制所述储气腔的压力，所述压力控制泵3设置为能够驱动所述活塞21的移动。具体地，如图1所示，压力控制釜2内为空腔，活塞21设置于该空腔内并将该空腔分隔为上腔室和下腔室，上腔室形成为所述储气腔，通过使活塞21向上移动，所述储气腔的体积逐渐减小，压力逐渐增大。在实验时，通过运行压力控制泵3推动活塞21移动，可以实现对压力控制釜2的所述储气腔内的气体压力以及反应釜5内的气体压力的控制。其中，压力控制泵3可以为电动泵，压力控制泵3通过自身行程变化来推动活塞21的移动，通过压力控制泵3内行程变化可计算出气体水合物生成时的耗气量。
另外，所述气体水合物反应系统还可包括平衡釜4，所述平衡釜4连接于所述压力控制装置与所述反应釜5的进气口之间。可以理解的是，平衡釜4具有进气口和出气口，平衡釜4的进气口与压力控制釜2的出气口连通，平衡釜4的出气口与反应釜5的进气口连通。这样，经所述压力控制装置调节的具有一定压力的气体可在平衡釜4内缓冲后再进入反应釜5中，以便于对反应釜5内压力的控制。也就是说，通过压力控制泵3推动活塞21可以实现对压力控制釜2、平衡釜4以及反应釜5中压力的精确控制。
本发明中，所述气体水合物反应系统还可包括恒温箱6，所述反应釜5、所述压力控制釜2以及所述平衡釜4均置于所述恒温箱6内，以通过恒温箱6实现温度控制。在实验时，可将恒温箱6设置为预定反应温度(例如零下20度至零下50度)，这样不仅能保证反应釜5内的反应温度，还能使反应气体在进入反应釜5时就达到预定反应温度，从而有效提高反应釜5内的反应效率。
本发明中，所述反应釜5上可设置有与所述反应室连通的出气口(参见图1中反应釜5顶部与三通阀11的连接处)，所述气体水合物反应系统可包括与所述反应釜5的出气口连通的抽真空装置(例如真空泵7)。通过设置抽真空装置，抽真空装置能够在反应前对反应釜5进行抽气除杂，保证气体水合物生成反应的顺利进行。另外，由于压力控制釜2和平衡釜4与反应釜5是连通的，因此在对反应釜5抽真空时，还可同时对压力控制釜2和平衡釜4进行抽气除杂。
为了实现对所述气体水合物反应系统中各装置的灵活控制，如图1所示，在系统中设置了多个截止阀8和三通阀11，通过控制截止阀8和三通阀11的打开和关闭，可以控制系统中各装置之间的连通和断开。
另外，本发明中，如图1所示，所述气体水合物反应系统还可包括分别用于监测所述压力控制釜2、所述平衡釜4和所述反应釜5内压力的压力监测器9(例如压力传感器)以及用于监测所述反应釜5内温度的温度监测器10(例如温度传感器)。在实验时，通过观察反应釜5内压力的变化，可以适时通过压力控制泵3控制反应釜5内的压力，以保证反应釜5内的压力维持不变。而当反应釜5内压力稳定，压力控制泵3无法推动活塞21继续向上移动时，说明反应釜5内的反应完成。
为了实现所述气体水合物反应系统的自动化控制，以简化操作、提高反应效率、减少人力劳动，所述气体水合物反应系统可包括控制器15。其中，所述控制器15可设置为能够控制所述第一搅拌器、所述第二搅拌器、所述压力控制泵3以及所述抽真空装置的运行，所述控制器15还可分别与所述压力监测器9和所述温度监测器10电连接，以用于接收所述压力监测器9和所述温度监测器10采集的数据。所述控制器15可根据所述压力监测器9的数据控制压力控制泵3的运行。
本发明中，所述气体水合物反应系统还可包括与所述反应釜5的出气口连通的减压阀13和气体质量流量计14，所述控制器15可与所述气体质量流量计14电连接，以用于接收所述气体质量流量计14采集的数据。在反应釜5内气体水合物的生成反应完成后，可将减压阀13打开，通过降压使反应釜5内生成的气体水合物进行分解反应，气体质量流量计14可用于计量气体水合物分解时的气体流量，从而得到气体水合物的储气量。分解反应生成的液体可通过反应釜5的进/排液口排出。在分解反应完成后，所述气体水合物反应系统可进行下一组气体水合物生成实验。当然，气体水合物的分解反应也可以通过调节恒温箱6，使反应釜5内的温度升高来实现。
本发明中，为了提高反应釜5运行的稳定性，所述气体水合物反应系统还可包括支架12，反应釜5可安装在支架12上(如图1所示)。另外，为了便于对反应釜5内反应的观察，反应釜5可以为高压蓝宝石反应釜。反应釜5可包括釜体和盖设于釜体上的盖体，盖体可通过紧固件56紧固于釜体，以实现反应室的密闭。
下面结合图1详细介绍使用本发明的气体水合物反应系统制备气体水合物的方法，该方法包括：
S1、关闭压力控制釜2的进气阀门(即图1中位于压力控制釜2顶部左侧的截止阀8)，开启压力控制釜2的排气阀门(即图1中位于压力控制釜2顶部右侧的截止阀8)、平衡釜4的进气阀门(即图1中位于平衡釜4顶部左侧的截止阀8)和排气阀门(即图1中位于平衡釜4顶部右侧的截止阀8)、反应釜5的进气阀门(即图1中位于反应釜5顶部左侧的截止阀8)、与真空泵7相连的两个三通阀11以及反应釜5的进/排液阀门(即图1中位于反应釜5下部右侧的截止阀8)，开启真空泵7，利用真空缓慢将反应液体抽入反应釜5内；
S2、关闭反应釜5的进/排液阀门，持续抽真空一段时间(例如30min以上)后，关闭两个三通阀11，同时将恒温箱6的温度调节为实验所需温度；
S3、采用温度监测器10在线监测反应釜5内温度变化，待反应釜5内温度达到实验温度后，开启压力控制釜2的进气阀门，将实验用气体通入压力控制釜2、平衡釜4和反应釜5，达到实验所需压力后关闭压力控制釜2的进气阀门，同时设定压力控制泵3的压力，通过压力控制泵3控制压力控制釜2内活塞21的移动实现对反应釜5和平衡釜4内压力的精确控制，使其处于恒压状态；
S4、开启旋转电机52和升降电机55，使搅拌桨51和磁环53开始搅拌，并将其调节为实验所需的搅拌速率，开始实验；
S5、在实验过程中，通过温度监测器10和压力监测器9在线监测反应釜5中的温度和压力变化情况，通过压力控制装置的调节使系统内压力保持恒定(随着气体水合物的形成，反应釜5内的气体逐渐消耗，压力控制泵3将不断推动压力控制釜2内的活塞21上移，从而保持系统内压力的恒定)，待压力控制泵3内行程稳定一段时间(例如8h)后，关闭旋转电机52和升降电机55，停止搅拌，关闭反应釜5的进气阀门。
此时，气体水合物的生成反应就完成了。接下来，可采用升温法或降压法开展气体水合物的分解反应，以便于下组水合物生成反应实验的进行。
其中，通过升温法分解气体水合物，可调节恒温箱6温度至分解温度，缓慢开启三通阀11，并调节减压阀13的出口压力，随着气体水合物的分解，产生的气体将通过气体质量流量计14准确计量。通过降压法分解气体水合物，可缓慢开启三通阀11，调节减压阀13的出口压力，随着气体水合物的分解，产生的气体将通过气体质量流量计14准确计量。
分解实验结束后，可关闭三通阀11，开启反应釜5的进气阀门，缓慢开启反应釜5底部的进/排液阀门，将分解后的液体排出，开始下组实验。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种气体水合物反应系统，其特征在于，所述气体水合物反应系统包括反应釜(5)，所述反应釜(5)内限定有供反应物进行反应的反应室，所述反应室内设置有用于对所述反应物进行搅拌的第一搅拌器和第二搅拌器，所述第一搅拌器设置为通过绕所述反应室的轴线旋转来实现搅拌，所述第二搅拌器设置为通过在所述反应室内上下移动来实现搅拌。
2.根据权利要求1所述的气体水合物反应系统，其特征在于，所述第一搅拌器为从所述反应室的底壁向上延伸的搅拌桨(51)，所述气体水合物反应系统包括用于驱动所述搅拌桨(51)旋转的旋转电机(52)；和/或
所述第二搅拌器为与所述反应室同轴的搅拌环，所述搅拌环套设于所述搅拌桨(51)外，所述搅拌环与所述搅拌桨(51)和所述反应室的侧壁之间具有径向间隙，所述气体水合物反应系统包括用于驱动所述搅拌环上下移动的驱动件。
3.根据权利要求2所述的气体水合物反应系统，其特征在于，
所述搅拌桨(51)包括与所述反应室同轴的转轴和连接于所述转轴的沿所述转轴的径向延伸的多个叶片，多个所述叶片沿所述转轴的周向间隔排布且沿所述转轴的轴向分层排布；和/或
所述搅拌环为磁环(53)，所述驱动件包括设置于所述反应釜(5)外的沿所述磁环(53)的周向排布的多个磁铁(54)以及用于带动所述多个磁铁(54)上下移动的升降电机(55)。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的气体水合物反应系统，其特征在于，所述反应釜(5)上设置有与所述反应室连通的进气口和进/排液口，所述气体水合物反应系统包括与所述进气口连通的气瓶(1)和与所述进/排液口连通的储液罐；和/或
所述气体水合物反应系统包括控制器(15)，所述控制器(15)设置为能够控制所述第一搅拌器和所述第二搅拌器的运行。
5.根据权利要求4所述的气体水合物反应系统，其特征在于，所述气体水合物反应系统包括设置于所述气瓶(1)与所述进气口之间的连通管路上的压力控制装置，所述压力控制装置用于控制进入所述反应釜(5)的气体的压力。
6.根据权利要求5所述的气体水合物反应系统，其特征在于，
所述压力控制装置包括压力控制釜(2)和压力控制泵(3)，所述压力控制釜(2)包括限定于内部的储气腔以及与所述储气腔连通的进气口和出气口，所述压力控制釜(2)的进气口与所述气瓶(1)的出气口连通，所述压力控制釜(2)的出气口与所述反应釜(5)的进气口连通，所述压力控制釜(2)内设置有活塞(21)，所述活塞(21)设置为能够通过移动控制所述储气腔的压力，所述压力控制泵(3)设置为能够驱动所述活塞(21)的移动；和/或
所述气体水合物反应系统包括平衡釜(4)，所述平衡釜(4)连接于所述压力控制装置与所述反应釜(5)的进气口之间。
7.根据权利要求6所述的气体水合物反应系统，其特征在于，所述气体水合物反应系统包括恒温箱(6)，所述反应釜(5)、所述压力控制釜(2)以及所述平衡釜(4)均置于所述恒温箱(6)内。
8.根据权利要求6所述的气体水合物反应系统，其特征在于，
所述反应釜(5)上设置有与所述反应室连通的出气口，所述气体水合物反应系统包括与所述反应釜(5)的出气口连通的抽真空装置；和/或
所述气体水合物反应系统包括分别用于监测所述压力控制釜(2)、所述平衡釜(4)和所述反应釜(5)内压力的压力监测器(9)以及用于监测所述反应釜(5)内温度的温度监测器(10)。
9.根据权利要求8所述的气体水合物反应系统，其特征在于，
所述控制器(15)设置为能够控制所述压力控制泵(3)和所述抽真空装置的运行；和/或
所述控制器(15)分别与所述压力监测器(9)和所述温度监测器(10)电连接，以用于接收所述压力监测器(9)和所述温度监测器(10)采集的数据。
10.根据权利要求8所述的气体水合物反应系统，其特征在于，所述气体水合物反应系统包括与所述反应釜(5)的出气口连通的减压阀(13)和气体质量流量计(14)，所述控制器(15)与所述气体质量流量计(14)电连接，以用于接收所述气体质量流量计(14)采集的数据。
CN202010662757.2A 2019-09-20 2020-07-10 气体水合物反应系统 Pending CN112536012A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2019108951474 2019-09-20
CN201910895147 2019-09-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112536012A true CN112536012A (zh) 2021-03-23

Family

ID=75013388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010662757.2A Pending CN112536012A (zh) 2019-09-20 2020-07-10 气体水合物反应系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112536012A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10216505A (ja) * 1997-02-04 1998-08-18 Hokuriku Electric Power Co Inc:The ガス水和物の製造方法及びガス水和物製造用添加物
US20060272805A1 (en) * 2005-05-13 2006-12-07 Baker Hughes Incorporated Formation and control of gas hydrates
CN101279733A (zh) * 2008-01-18 2008-10-08 上海理工大学 气体水合物蓄冷/储气的可视化装置系统及方法
CN103645285A (zh) * 2013-12-17 2014-03-19 中国海洋石油总公司 一种可视化天然气水合物模拟试验装置及方法
CN106010698A (zh) * 2016-05-06 2016-10-12 西南石油大学 一种天然气水合物快速合成装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10216505A (ja) * 1997-02-04 1998-08-18 Hokuriku Electric Power Co Inc:The ガス水和物の製造方法及びガス水和物製造用添加物
US20060272805A1 (en) * 2005-05-13 2006-12-07 Baker Hughes Incorporated Formation and control of gas hydrates
CN101279733A (zh) * 2008-01-18 2008-10-08 上海理工大学 气体水合物蓄冷/储气的可视化装置系统及方法
CN103645285A (zh) * 2013-12-17 2014-03-19 中国海洋石油总公司 一种可视化天然气水合物模拟试验装置及方法
CN106010698A (zh) * 2016-05-06 2016-10-12 西南石油大学 一种天然气水合物快速合成装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙长宇等: "二氧化碳水合物分解动力学研究", 《石油大学学报(自然科学版)》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202683216U (zh) 一种工业用制备石墨烯的大型反应釜装置
CN102744028A (zh) 工业用制备石墨烯的大型反应釜
CN112536012A (zh) 气体水合物反应系统
CN208907126U (zh) 一种酿酒酵母发酵装置
CN107722104B (zh) 一种微波多肽合成仪
CN108841720A (zh) 一种便捷采样食品加工发酵罐
CN213669248U (zh) 连续水解反应装置
CN210121465U (zh) 一种绞笼式天然气水合物连续反应装置
CN212284034U (zh) 一种用于合成六氟磷酸锂的高效合成装置
CN201594567U (zh) 蓄电池的加液装置
CN204147835U (zh) 固体反应釜
CN110759332A (zh) 一种还原氧化石墨烯的温控精度高的反应装置
CN211771014U (zh) 一种环氧氯丙烷高压手性拆分装置
CN208302578U (zh) 一种正极材料混合蒸发一体装置
CN210815217U (zh) 一种聚丙烯酰胺反应釜
CN111235011A (zh) 一种便于清洁的高效型发酵罐
CN221868416U (zh) 一种可自动连续水解的在线供氢系统
CN208898902U (zh) 一种便捷采样食品加工发酵罐
CN1672782A (zh) 一种高效制备气体水合物的方法及装置
CN219984700U (zh) 一种空气液相氧化高效反应装置
CN219209960U (zh) 一种密封胶生产用反应釜
CN220610310U (zh) 一种多位化学反应器
CN219058952U (zh) 饲料微生物发酵装置
CN117054617B (zh) 一种高温高压酸岩反应速率测定装置
CN209214347U (zh) 一种用于石英生产的行星反应炉导气装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination