CN208153005U

CN208153005U - 一种天然气水合物海面分离收集装置

Info

Publication number: CN208153005U
Application number: CN201820548563.8U
Authority: CN
Inventors: 孔维阳; 饶星; 胡文港; 袁静
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2018-04-18
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2018-11-27
Anticipated expiration: 2028-04-18

Abstract

本实用新型公开一种天然气水合物海面分离收集装置，包括清水泵、分叉管道、罐体、侧罐体、内隔板、扇叶搅拌器、文丘里引射器、出口管道、阀门、监测器、水力提升管、集气管和软管；所述罐体连接水力提升管与集气管，所述清水泵通过分叉管道分别与罐体和文丘里引射器连接，所述侧罐体与罐体侧面连接，内装交错内隔板，且交错部分上方通过软管连接集气管，所述侧罐体出口与文丘里引射器出口均连接出口管道，所述文丘里引射器吸口连接罐体底部开口，出口连接出口管道，所述罐体内部安装扇叶搅拌器与监测器；所述文丘里引射器出口与水力提升管均安装阀门；本实用新型能够控制天然气水合物混合物海面高效分离、排出砂石等、收集天然气。

Description

一种天然气水合物海面分离收集装置

技术领域

本实用新型涉及海底天然气水合物固态开采法后处理装置，具体涉及一种天然气水合物海面分离收集装置。

背景技术

目前，海底天然气水合物开采仍在研究中，开采方法主要有降压开采法、热激发开采法、二氧化碳置换法、化学催化法、固态开采法等；对于固态开采法，一般搭配使用管道水力输送；在输送过程中，水合物压力降低到相平衡临界面处开始分解；水合物颗粒到达海面时，部分小颗粒已经完全分解变成气体，大颗粒则只分解了一部分；海面处需要对管道出口三相流（固相天然气水合物颗粒与海底沉积物砂石等废物-液相海水-气相甲烷）进行处理，将大颗粒天然气水合物分解，将所有产生的天然气收集，将海底砂石等废物排出。目前海底矿物的分离装置主要用于海底金属矿石，这些矿石不会自分解产生气体，与天然气水合物分解收集装置存在较大差别；对于中国已成功进行的非成岩水合物流化试采方案，所采非成岩水合物在海底被破碎成小颗粒，并且小颗粒在管道中完全分解，海面分离收集装置仅需收集气体排出废物并不需要处理水合物颗粒；本实用新型主要用于连续稳定开采时一种天然气水合物海面分离收集装置，此装置针对天然气水合物的特殊性质，将含有未分解完全的水合物混合物做分离处理，一方面加强处理能力，另一方面加快水合物分解并高效排出废物。

在现有的方案中，有公开号为 CN104895546A的中国发明专利申请，只能海底处理天然气水合物，对于海面未完全分解水合物颗粒未进行考虑。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提出一种天然气水合物海面分离收集装置，加快水合物分解，高效收集气体、排出废物，且通过溢流排水加大装置处理能力。

为了解决以上问题，本实用新型采用的技术方案是：一种天然气水合物海面分离收集装置，包括清水泵、分叉管道、罐体、侧罐体、内隔板、扇叶搅拌器、文丘里引射器、出口管道、阀门、监测器、水力提升管、集气管、软管；所述罐体共5个开口，一侧面1个，对侧面上下排列分布各1个，罐体斜顶部1个，罐体正底部1个；所述清水泵出口端连接分叉管道，且分叉管道一侧出口连接罐体侧面开口；所述罐体对侧面下部开口与侧罐体相连；所述侧罐体内部设置交错的内隔板，且另一侧与出口管道相连；所述分叉管道另一侧出口连接文丘里引射器入口端；所述文丘里引射器吸口与罐体底部连接，所述文丘里引射器出口端通过阀门与出口管道相连；所述罐体对侧面上部开口与海底天然气水合物固态开采水力提升管相连，且安装阀门；所述罐体顶部开口与集气管相连。

作为本实用新型的一种优选方案，所述罐体底部采用锥形；所述罐体内部安装扇叶搅拌器；所述罐体内部侧边安装监测器，检测罐体内部颗粒堆积高度与天然气是否排空。

作为本实用新型的一种优选方案，所述侧罐体内部交错内隔板的交错部分上部侧罐体排气口通过软管与集气管相连。

作为本实用新型的一种优选方案，所述海底天然气水合物水力提升管道出口阀门在罐体内部排空时开启，罐体内部颗粒堆积到限高处关闭；所述文丘里引射器出口端阀门在罐体内部天然气排空后开启，罐体堆积颗粒排空后关闭。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在关闭文丘里引射器出口端阀门时，通过清水泵将海面热海水自罐体侧边与文丘里引射器吸口同时注入，使罐内温度升高、混合物流动混乱，加速天然气水合物分解，这时扇叶搅拌器搅拌也起到加速水合物分解的作用；侧罐体内部安装交错隔板，起到溢流的作用，能够及时排出罐内海水，使罐体装入固相总量更大；侧罐体交错部分上部开口通过软管连接集气管能够将溢流的海水中混入的微小水合物颗粒分解的天然气及时收集；在开启文丘里引射器出口端阀门时，海水自文丘里引射器入口流向出口同时吸入罐体内堆积砂石等废物，排入出口管道，这时扇叶搅拌器搅拌加速罐体内砂石等废物向下流动。

附图说明

图1是本实用新型一种天然气水合物海面分离收集装置的主视图（局部剖视图）。

图1中：1、清水泵，2、分叉管道，3、文丘里引射器，4、罐体，5、监测器，6、扇叶搅拌器，7、集气管，8、软管，9、水力提升管，10、提升管阀门，11、侧罐体，12、内隔板，13、文丘里出口阀门，14、出口管道；1.1、清水泵入口，1.2、清水泵出口；2.1、分叉管道入口，2.2、分叉管道一侧出口，2.3、分叉管道另一侧出口；3.1、文丘里引射器入口端，3.2、文丘里引射器出口端，3.3、文丘里引射器吸口；4.1、罐体侧面开口，4.2、罐体斜顶部开口，4.3、罐体对侧面上部开口，4.4、罐体对侧面下部开口，4.5、罐体正底部开口；11.1、侧罐体出口，11.2侧罐体排气口。

具体实施方式

参看附图1，本实用新型的一个具体实施方式的结构包括：清水泵1、分叉管道2、文丘里引射器3、罐体4、监测器5、扇叶搅拌器6、集气管7、软管8、水力提升管9、提升管阀门10、侧罐体11、内隔板12、文丘里出口阀门13、出口管道14；清水泵入口1.1、清水泵出口1.2；分叉管道入口2.1、分叉管道一侧出口2.2、分叉管道另一侧出口2.3；文丘里引射器入口端3.1、文丘里引射器出口端3.2、文丘里引射器吸口3.3；罐体侧面开口4.1、罐体斜顶部开口4.2、罐体对侧面上部开口4.3、罐体对侧面下部开口4.4、罐体正底部开口4.5。

所述清水泵出口端1.2连接分叉管道入口2.1，且分叉管道一侧出口2.2连接罐体侧面开口4.1；所述罐体对侧面下部开口4.4与侧罐体11相连；所述侧罐体11内部设置交错的内隔板12，且侧罐体出口11.1与出口管道13相连；所述分叉管道另一侧出口2.3连接文丘里引射器入口端3.1；所述文丘里引射器吸口3.3与罐体正底部开口4.5连接，所述文丘里引射器出口端3.2通过阀门10与出口管道14相连；所述罐体对侧面上部开口4.3与海底天然气水合物固态开采水力提升管9相连，且安装提升管阀门10；所述罐体斜顶部开口4.2与集气管7相连。

所述罐体4底部采用锥形，内部安装扇叶搅拌器6，侧边安装监测器5。

所述侧罐体11内部交错内隔板12的交错部分上部侧罐体排气口11.2通过软管8与集气管7相连。

一种天然气水合物海面分离收集装置，其工作原理：包括以下步骤：步骤（a），注水搅拌过程：关闭文丘里出口阀门13，打开提升管阀门10自罐体对侧面上部开口4.3注入海底开采的提升至海面的天然气水合物混合物，同时打开清水泵1，清水泵入口1.1吸入海面热海水，经清水泵出口1.2流入分叉管道2，自分叉管道出口2.2流经罐体侧面开口4.1入罐体，同时自分叉管道另一侧出口2.3流经文丘里引射器入口端3.1，从文丘里引射器吸口3.3流经罐体正底部开口4.5入罐体4。

步骤（b），加热搅拌过程：罐体开口4.1与4.5流入的热海水加热罐体开口4.3流入的天然气水合物混合物，且三股流体互相作用与扇叶搅拌器6搅拌作用使流场混乱加快水合物分解。

步骤（c），溢流集气过程：罐体4内部天然气被集气管收集，固液两相高度超过罐体对侧面下部开口4.4即开始溢流，大颗粒留在罐体4内部，部分小颗粒随液体溢流至侧罐体11，经过交错内隔板12小颗粒完全分解，且分解的天然气自侧罐体排气口11.2经过软管8进入集气管7，剩余液体自侧罐体出口11.1排至出口管道14。

步骤（d），待排罐监测过程：监测器5监测到罐体4内部大颗粒堆积到一定高度后关闭提升管阀门10，监测到罐体内天然气排空后打开文丘里出口阀门13。

步骤（e），排罐过程：清水泵入口1.1吸入海面热海水，经清水泵出口1.2流入分叉管道2，自分叉管道另一侧出口2.3流经文丘里引射器入口端3.1，从文丘里引射器出口端3.2流出，这时文丘里引射器3产生负压，从文丘里引射器吸口3.3吸入罐体4内固相颗粒，排至出口管道14；同时自分叉管道出口2.2流经罐体侧面开口4.1入罐体4的海水和扇叶搅拌器6加速罐体4内的颗粒排出。

步骤（f），排罐后监测过程：监测器5监测到罐体4内部大颗粒排空后关闭文丘里出口阀门13，打开提升管阀门10。

步骤（g），循环过程：两套天然气水合物海面分离收集装置并联使用，交替启闭提升管阀门10。

上述方案仅作为本实用新型可实施技术方案提出，不作为对其技术本身的单一限制条件。

Claims

1.一种天然气水合物海面分离收集装置，其特征在于：包括清水泵、分叉管道、罐体、侧罐体、内隔板、扇叶搅拌器、文丘里引射器、出口管道、阀门、监测器、水力提升管、集气管、软管；所述罐体共5个开口，一侧面1个，对侧面上下排列分布各1个，罐体斜顶部1个，罐体正底部1个；所述清水泵出口端连接分叉管道，且分叉管道一侧出口连接罐体侧面开口；所述罐体对侧面下部开口与侧罐体相连；所述侧罐体内部设置交错的内隔板，且另一侧与出口管道相连；所述分叉管道另一侧出口连接文丘里引射器入口端；所述文丘里引射器吸口与罐体底部连接，所述文丘里引射器出口端通过阀门与出口管道相连；所述罐体对侧面上部开口与海底天然气水合物固态开采水力提升管相连，且安装阀门；所述罐体顶部开口与天然气水合物集气管相连。

2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物海面分离收集装置，其特征在于：所述罐体底部采用锥形；所述罐体内部安装扇叶搅拌器；所述罐体内部侧边安装监测器，检测罐体内部颗粒与天然气水合物气体是否排空。

3.根据权利要求1所述的一种天然气水合物海面分离收集装置，其特征在于：所述侧罐体内部交错内隔板的交错部分上部开口通过软管与集气管相连。