CN205667835U - 一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置 - Google Patents

Abstract

一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置，涉及一种瓦斯水合反应实验装置。为了解决利用现有的气体水合反应装置进行气体水合反应时存在的气体分子与水分子的接触面恒定不变，物质传递效率较低的问题，本实用新型包括反应釜、玻璃安装槽、卡盘、釜盖、视窗玻璃、视窗压紧盘、卡盘箍、温度传感器插槽、循环泵进气口、气体分散器、循环泵出气口、压力传感器插口，从动轴和轴套管；反应釜壁上对称开有视窗；反应釜底部上设有温度传感器插槽；釜盖中心设有釜盖密封轴承；釜盖上方设有轴套管；釜盖上设有循环泵进气口、循环泵出气口和压力感应器插口；釜盖盖在反应釜上，并通过卡盘箍和卡盘箍套固定。本实用新型适用于瓦斯水合反应实验。

Description

一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体水合反应实验装置，尤其涉及一种瓦斯水合反应实验装置。

背景技术

气体水合物是由一种或几种烃类气体在一定的温度和压力下和水作用生成的一种非化学计量的笼型晶体化合物。为了满足工业应用需要，水合物的快速生成与分解成为气体水合反应技术必须考虑的关键问题。因此开展瓦斯水合过程的研究显得十分必要，瓦斯水合过程的一个影响因素就是强化手段，目前对瓦斯水合过程影响的强化手段包括化学物理法(添加化学试剂强化气液接触、促进水合物晶体成核并快速生长)和机械法(使用搅拌、喷雾、鼓泡等方式促进水合过程物质与热量传递，实现水合物快速生成)。

目前，气体水合反应多集中于静态反应釜内，气–水反应界面固定，在特定驱动力条件下会在界面处形成一层水合物薄膜，水合物薄膜阻碍气体进一步向水面传递，阻碍气体水合反应进一步发生。而应用搅拌水合反应装置，一方面搅拌使得气–水反应界面大大增加，气体分子与水分子充分的接触和渗透，大量的气体分子吸附在水分子上面，加速了气相在液相的溶解，另一方面饱和稳定压力越低，气体在溶液中的溶解度也越大；搅拌加速分子扩散运动，使气体分子快速充分分散到溶液分子间隙中，搅拌大大提高了气体的溶解速率。

现阶段应用机械搅拌法加快气体水合反应的装置多采用无级调速永磁旋转搅拌装置,叶片采用双层布置,转速调节范围多集中于0～5000r/min的高速搅拌范围，多为半连续搅拌型。上述水合反应搅拌装置尽管机械强化方法作用突出，但能耗较大，其应用于气体水和反应工业领域耗能不可忽略；另外，现有水合反应搅拌装置无可视化观测视窗，不能清除观察到反应釜内的宏观反应，这从某种程度上限制了现阶段气体水合反应向纵深方向的发展；气体水合反应过程是持续进行的，足够的气、液接触、连续不断的打破铠甲效应，便可以保证气体水合物大量、快速的生成，以满足工业需要。

发明内容

本实用新型为了解决利用现有的气体水合反应装置进行气体水合反应时存在的气体分子与水分子的接触面恒定不变，物质传递效率较低的问题。

一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置，包括反应釜、玻璃安装槽、卡盘、釜盖、视窗玻璃、视窗压紧盘、卡盘箍、温度传感器插槽、循环泵进气口、气体分散器、循环泵 出气口、压力传感器插口，从动轴和轴套管；

反应釜腔体底部呈倒锥形，即锥形的锥尖部向下；反应釜底部、倒锥形的锥尖处设有排液口；

反应釜壁上对称开有视窗，反应釜壁外侧上、视窗对应的位置上设有玻璃安装槽，玻璃安装槽呈圆筒状；玻璃安装槽内部设有视窗玻璃，视窗压紧盘设置在玻璃安装槽内并将视窗玻璃压紧；

反应釜外壁上靠近反应釜口处设有环形釜体卡槽；反应釜底部上设有温度传感器插槽；

从动轴包括从动轮、旋转轴和多片扇叶；旋转轴顶部连接从动轮，旋转轴底部连接多片扇叶；

釜盖中心设有釜盖密封轴承，旋转轴垂直穿过釜盖并通过釜盖密封轴承与釜盖连接；

釜盖上方设有轴套管，旋转轴位于轴套管内部；轴套管顶部设有套管密封轴承，轴套管通过套管密封轴承与从动轮底部相连；

釜盖上设有循环泵进气口、循环泵出气口和压力感应器插口；循环泵进气口、循环泵出气口和压力感应器插口上方分别设有接头；循环泵进气口的下端设有接头，循环泵进气口下端的接头与气体分散器连接，进行水合反应时，气体分散器的气体分散部位于水中；

卡盘呈圆环状，即卡盘为回转体状结构；卡盘内壁中心设有卡盘卡槽；卡盘外壁上部设有卡盘箍座，即卡盘外壁下部比卡盘外壁上部突出一部分，相比卡盘外壁上部，突出的部分沿卡盘外壁形成突出台；卡盘沿中心线对称分成两个半圆环部分，方便卡盘的拆卸；

当进行水合反应时，釜盖盖在反应釜上，将釜盖边缘和反应釜口边缘卡在卡盘卡槽内(卡盘的下边缘卡在釜体卡槽内)，实现釜盖固定在反应釜上；将卡盘箍套在卡盘的卡盘箍座上；温度传感器设置在温度传感器插槽内部，用于测量反应釜内部水合物的温度；在釜盖上的压力感应器插口内插入压力感应器；将循环泵分别连接釜盖上的循环泵进气口和循环泵出气口；启动循环泵泵入参与水合反应的瓦斯进行水合反应。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型拆卸简单易用，并且气体分散器能够增加瓦斯等水合反应的气体与水接触和渗透的效率，提高水合反应效率；同时由于从动轴的搅拌作用能够进一步提高气体与水接触和渗透的效率；同时本实用新型由于设置循环泵进气口和循环泵出气口，在水合反应时不但能够提供极大的压力，而且能够使得瓦斯等水合反应的气体与水不断的接触，能够进一步提高气体与水接触和渗透的效率，提高水合反应效率。相比机械搅拌的气体水合反 应的装置，本实用新型的水合反应效率提高40％以上；并且本实用新型的反应釜内部的压力能够达到200Mpa，能够提高水合反应效率。

相比现有的永磁旋转搅拌装置驱动的机械搅拌的气体水合反应装置，本实用新型能够大量降低能耗；同时，本实用新型设有视窗能清楚观察到反应釜内的宏观反应，这从某种程度上促进了气体水合反应向纵深方向的发展。

附图说明

图1为可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置的结构示意图；

图2为从动轴和釜盖的结构关系示意图；

图3为釜盖的结构示意图；其中，图3a为釜盖的剖视图，图3b为釜盖的俯视图；

图4为气体分散器的结构示意图；其中，图4a为气体分散器的侧视图，图4b为气体分散器的仰视图；

图5为卡盘的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，

一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置，包括反应釜1、玻璃安装槽2、卡盘3、釜盖4、视窗玻璃5、视窗压紧盘6、卡盘箍7、温度传感器插槽8、循环泵进气口9、气体分散器10、循环泵出气口11、压力传感器插口12，从动轴13和轴套管14；

反应釜1腔体底部呈倒锥形，即锥形的锥尖部向下；反应釜1底部、倒锥形的锥尖处设有排液口15；

反应釜1壁上对称开有视窗，反应釜壁外侧上、视窗对应的位置上设有玻璃安装槽2，玻璃安装槽2呈圆筒状；玻璃安装槽2内部设有视窗玻璃5，视窗压紧盘6设置在玻璃安装槽2内并将视窗玻璃5压紧；

反应釜1外壁上靠近反应釜口处设有环形釜体卡槽；反应釜1底部上设有温度传感器插槽8；

从动轴13包括从动轮13-1、旋转轴13-2和多片扇叶13-3；旋转轴13-2顶部连接从动轮13-1，旋转轴13-2底部连接多片扇叶13-3；

釜盖4中心设有釜盖密封轴承16，旋转轴13-2垂直穿过釜盖4并通过釜盖密封轴承16与釜盖4连接；

釜盖4上方设有轴套管14，旋转轴13-2位于轴套管14内部；轴套管14顶部设有套管密封轴承17，轴套管14通过套管密封轴承17与从动轮13-1底部相连；

釜盖4上设有循环泵进气口9、循环泵出气口11和压力感应器插口12；循环泵进气口9、循环泵出气口11和压力感应器插口12上方分别设有接头；循环泵进气口9的下端设有接头，循环泵进气口9下端的接头与气体分散器10连接，进行水合反应时，气体分散器10的气体分散部位于水中；

卡盘3呈圆环状，即卡盘3为回转体状结构；卡盘3内壁中心设有卡盘卡槽3-1；卡盘3外壁上部设有卡盘箍座3-2，即卡盘3外壁下部比卡盘3外壁上部突出一部分，相比卡盘3外壁上部，突出的部分沿卡盘3外壁形成突出台；卡盘3沿中心线对称分成两个半圆环部分，方便卡盘3的拆卸；

当进行水合反应时，釜盖4盖在反应釜1上，将釜盖边缘和反应釜口边缘卡在卡盘卡槽3-1内(卡盘的下边缘卡在釜体卡槽内)，实现釜盖4固定在反应釜1上；将卡盘箍7套在卡盘的卡盘箍座3-2上；温度传感器设置在温度传感器插槽8内部，用于测量反应釜内部水合物的温度；在釜盖上的压力感应器插口12内插入压力感应器；将循环泵分别连接釜盖上的循环泵进气口9和循环泵出气口11；启动循环泵泵入参与水合反应的瓦斯进行水合反应。

具体实施方式二：

本实施方式所述气体分散器10包括活动套接头10-1、分散器接头10-2、气体进气管10-3、气体分配管圈10-4和多个气体渗出管10-5；

分散器接头10-2连接在气体进气管10-3的上端；气体分配管圈10-4为呈圆环状的管道，气体分配管圈10-4连接气体进气管10-3的下端，并且气体分配管圈10-4与气体进气管10-3垂直连接并连通；多个气体渗出管10-5垂直分布于气体分配管圈10-4的下方，并与气体分配管圈10-4连通；气体渗出管10-5上设有气体渗出孔；

活动套接头10-1套在气体进气管10-3上，能够沿着气体进气管10-3移动到分散器接头10-2处；分散器接头10-2与循环泵进气口9下端接头对接，并通过活动套接头10-1固定。

其它结构和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：

本实施方式所述的压紧盘6通过螺纹安装在玻璃安装槽2内。

其它结构和参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：

本实施方式所述的从动轮13-1上设有皮带槽。

其它结构和参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：

本实施方式所述的釜盖4上端边缘设有突出的外延4-1。当进行水合反应时，釜盖的外延4-1和反应釜口边缘卡在卡盘卡槽3-1内。

其它结构和参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：

本实施方式所述的釜盖的外延4-1下方、釜盖的侧面上设有密封圈槽，密封圈槽内设有密封圈。

其它结构和参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：

本实施方式所述的玻璃安装槽2的内壁上设有密封圈槽，密封圈槽内设有密封圈；玻璃安装槽2内部的视窗玻璃5周壁利用密封圈接触密封。

其它结构和参数与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：

本实施方式所述的压紧盘6与视窗玻璃5之间设有垫片。

其它结构和参数与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：

本实施方式所述的循环泵进气口9、循环泵出气口11、压力感应器插口12上方的接头上设有螺纹；循环泵进气口9、循环泵出气口11、压力感应器插口12上方的接头通过螺纹分别与循环泵进气管、循环泵出气管、压力感应器连接。

其它结构和参数与具体实施方式一至八之一相同。

Claims (9)

1.一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置，其特征在于其包括反应釜(1)、玻璃安装槽(2)、卡盘(3)、釜盖(4)、视窗玻璃(5)、视窗压紧盘(6)、卡盘箍(7)、温度传感器插槽(8)、循环泵进气口(9)、气体分散器(10)、循环泵出气口(11)、压力传感器插口(12)，从动轴(13)和轴套管(14)；

反应釜(1)腔体底部呈倒锥形，即锥形的锥尖部向下；反应釜(1)底部、倒锥形的锥尖处设有排液口(15)；

反应釜(1)壁上对称开有视窗，反应釜壁外侧上、视窗对应的位置上设有玻璃安装槽(2)，玻璃安装槽(2)呈圆筒状；玻璃安装槽(2)内部设有视窗玻璃(5)，视窗压紧盘(6)设置在玻璃安装槽(2)内并将视窗玻璃(5)压紧；

反应釜(1)外壁上靠近反应釜口处设有环形釜体卡槽；反应釜(1)底部上设有温度传感器插槽(8)；

从动轴(13)包括从动轮(13-1)、旋转轴(13-2)和多片扇叶(13-3)；旋转轴(13-2)顶部连接从动轮(13-1)，旋转轴(13-2)底部连接多片扇叶(13-3)；

釜盖(4)中心设有釜盖密封轴承(16)，旋转轴(13-2)垂直穿过釜盖(4)并通过釜盖密封轴承(16)与釜盖(4)连接；

釜盖(4)上方设有轴套管(14)，旋转轴(13-2)位于轴套管(14)内部；轴套管(14)顶部设有套管密封轴承(17)，轴套管(14)通过套管密封轴承(17)与从动轮(13-1)底部相连；

釜盖(4)上设有循环泵进气口(9)、循环泵出气口(11)和压力感应器插口(12)；循环泵进气口(9)、循环泵出气口(11)和压力感应器插口(12)上方分别设有接头；循环泵进气口(9)的下端设有接头，循环泵进气口(9)下端的接头与气体分散器(10)连接；

卡盘(3)呈圆环状，即卡盘(3)为回转体状结构；卡盘(3)内壁中心设有卡盘卡槽(3-1)；卡盘(3)外壁上部设有卡盘箍座(3-2)；卡盘(3)沿中心线对称分成两个半圆环部分；

当进行水合反应时，釜盖(4)盖在反应釜(1)上，将釜盖边缘和反应釜口边缘卡在卡盘卡槽(3-1)内，实现釜盖(4)固定在反应釜(1)上；将卡盘箍(7)套在卡盘的卡盘箍座(3-2)上；温度传感器设置在温度传感器插槽(8)内部；在釜盖上的压力感应器插口(12)内插入压力感应器；将循环泵分别连接釜盖上的循环泵进气口(9)和循环泵出气口(11)。

2.根据权利要求1所述的一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置，其特征在于所述气体分散器(10)包括活动套接头(10-1)、分散器接头(10-2)、气体进气管(10-3)、气体分配管圈(10-4)和多个气体渗出管(10-5)；

分散器接头(10-2)连接在气体进气管(10-3)的上端；气体分配管圈(10-4)为呈圆环状的管道，气体分配管圈(10-4)连接气体进气管(10-3)的下端，并且气体分配管圈(10-4)与气体进气管(10-3)垂直连接并连通；多个气体渗出管(10-5)垂直分布于气体分配管圈(10-4)的下方，并与气体分配管圈(10-4)连通；气体渗出管(10-5)上设有气体渗出孔；

活动套接头(10-1)套在气体进气管(10-3)上，能够沿着气体进气管(10-3)移动到分散器接头(10-2)处；分散器接头(10-2)与循环泵进气口(9)下端接头对接，并通过活动套接头(10-1)固定。

3.根据权利要求2所述的一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置，其特征在于所述的压紧盘(6)通过螺纹安装在玻璃安装槽(2)内。

4.根据权利要求3所述的一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置，其特征在于所述的从动轮(13-1)上设有皮带槽。

5.根据权利要求4所述的一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置，其特征在于所述的釜盖(4)上端边缘设有突出的外延(4-1)。

6.根据权利要求5所述的一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置，其特征在于所述的釜盖的外延(4-1)下方、釜盖的侧面上设有密封圈槽，密封圈槽内设有密封圈。

7.根据权利要求6所述的一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置，其特征在于所述的玻璃安装槽(2)的内壁上设有密封圈槽，密封圈槽内设有密封圈；玻璃安装槽(2)内部的视窗玻璃(5)周壁利用密封圈接触密封。

8.根据权利要求7所述的一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置，其特征在于所述的压紧盘(6)与视窗玻璃(5)之间设有垫片。

9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的一种可视化搅拌式瓦斯水合反应实验装置，其特征在于所述的循环泵进气口(9)、循环泵出气口(11)、压力感应器插口(12)上方的接头上设有螺纹。