RU2780795C1 - Устройство для получения газового гидрата - Google Patents
Устройство для получения газового гидрата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2780795C1 RU2780795C1 RU2021131329A RU2021131329A RU2780795C1 RU 2780795 C1 RU2780795 C1 RU 2780795C1 RU 2021131329 A RU2021131329 A RU 2021131329A RU 2021131329 A RU2021131329 A RU 2021131329A RU 2780795 C1 RU2780795 C1 RU 2780795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- hydrate
- water
- reaction vessel
- impellers
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 60
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 102200068707 BEST1 F17C Human genes 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 1
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области газовой промышленности и предназначено для получения гидратов различных газов. Предложено устройство для получения газового гидрата, содержащее реакционный сосуд, в который подают воду и сжиженный газ-гидратообразователь. Согласно изобретению в реакционном сосуде установлен импеллер, состоящий из корпуса, наглухо закрытого с одного конца, вала и крыльчаток, которые жестко закреплены на валу, к верхней части корпуса, находящейся в газовой среде, по окружности прикреплена решетка для сбора гидратной массы, а нижняя часть корпуса, находящаяся в воде, выполнена с отверстиями для всасывания воды и сжиженного газа-гидратообразователя при вращении крыльчаток, что приводит к вскипанию сжиженного газа-гидратообразователя и активному перемешиванию, что, в свою очередь, приводит к интенсивному гидратообразованию. Технический результат - ускорение процесса получения газового гидрата. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области газовой промышленности и предназначено для получения гидратов различных газов (метан, углекислый газ, этан, пропан и т.д.).
Известен способ транспортирования или хранения гидратов газов (патент РФ № 2200727, 1997 г., С07С5/02), в котором сжатый газ подают в реакционный сосуд и вместе с водой, находящейся под давлением, расширяют с уменьшением давления, пропуская через сопла или аналогичные отверстия. При этом образуются мелкие капельки воды, диспергированные в расширившемся газе. Вода и газ реагируют с образованием гидрата газа. Давление и температуру в реакторе устанавливают так, чтобы способствовать образованию гидрата. Недостатки данного решения:
- низкая скорость роста газогидратов;
- в данном решении получения гидрата используют компрессор для распыления воды, а также требуется откачка не прореагировавшей воды, что приводит к усложнению и удорожанию конструкции.
Известен способ получения гидрата газа (Патент GB №2347938, 1999 г., F17C 11/00), где газ реагирует с водой в реакционном сосуде с образованием гидрата при давлении и температуре, необходимых для образования гидрата. Верхняя часть сосуда заполнена газовой фазой, нижняя - жидкой фазой. Вода распыляется через сопла, находящиеся в верхней части реакционного сосуда. Для образования капель жидкости используется ультразвуковая вибрирующая пластина в газовой фазе, содержащей гидратопроизводящую субстанцию. Ультразвуковая вибрирующая пластина используется для разрушения гидратных оболочек на поверхности больших капель воды, что приводит к реакции всей капли жидкости с образованием гидрата. Использование ультразвукового излучателя в газовой фазе интенсифицирует процесс образования газогидратов, однако недостатки ранее рассмотренного аналога (патент РФ №2200727, 1997 г., С07С 5/02) присутствуют и здесь. По мнению авторов, использование ультразвукового излучателя в жидкой фазе является менее предпочтительным, чем в газовой фазе. К недостаткам использования ультразвукового излучателя в жидкой фазе с газовыми пузырьками относятся невозможность получения высоких амплитуд давления вследствие высокой сжимаемости газожидкостной среды, а также малая зона воздействия излучателя на среду из-за сильного затухания ультразвука в газожидкостных средах. Также для питания ультразвуковой пластины необходимо подводить электропитание.
Известен способ получения газогидратов методом взрывного вскипания (заявка на патент РФ №2016137058, 2016 г., B01F 3/04, C02F 1/00, F17C 5/02, B01J 3/00), при котором реакционный сосуд, заполненный водой, подают сжатый газ, отличающийся тем, что в реакционном сосуде газ сжижается, а сжиженный газ переводят в состояние взрывного вскипания путем декомпрессии реакционного сосуда (резкого сброса давления до атмосферного). Недостаток данного способа в том, что метод взрывного вскипания является методом разового действия, то есть после разгерметизации камеры необходимо снова подготавливать реакционный сосуд (заливать воду, закрывать реакционный сосуд, заправлять гидратообразователь и охлаждать содержимое реакционного сосуда).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения газовых гидратов (патент РФ №2270053, 2003 г., B01F 3/04], при котором газ подвергают сжатию, охлаждению и смешивают с водой в сосуде, находящемся под давлением и температуре ниже равновесной температуры образования газового гидрата. На газожидкостную смесь импульсно воздействуют ударными волнами, что приводит к повышению давления в среде, к дроблению газовой фазы и значительной интенсификации процесса гидратообразования.
Указанный способ решает задачу повышения скорости образования газовых гидратов. Однако достичь более высоких скоростей образования газовых гидратов этим способом нельзя, поскольку технически невозможно осуществить ввод в реактор равномерно распределенного в воде большого количества газа, сравнимого по массе с количеством вводимой в сосуд воды, за небольшие отрезки времени (десятки миллисекунд) между последовательно воздействующими на среду ударными волнами. При близких массовых расходах воды и газа вода уже не будет несущей фазой, что резко уменьшит (на порядок и более) отвод тепла, выделяющегося вследствие реакции гидратизации, и соответственно резко упадет (на порядок и более) скорость гидратообразования. Воздействие ударными волнами на содержимое реакционного сосуда приводит к необходимости использования высокопрочных сортов стали и увеличению толщины стенок сосуда. Использование ударного механизма требует более частых и тщательных ревизий установки для выявлений изменений в конструкции установки и предотвращения её разрушения.
Задачей изобретения является создание простого и недорогого устройства для получения газового гидрата, обеспечивающего ускорение процесса.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для получения газового гидрата, содержащем реакционный сосуд, в который подают воду и сжиженный газ-гидратообразователь, согласно изобретению, в реакционном сосуде установлен импеллер, состоящий из корпуса, наглухо закрытого с одного конца, вала и крыльчаток, которые жестко закреплены на валу, к верхней части корпуса, находящейся в газовой среде, по окружности прикреплена решетка для сбора гидратной массы, а нижняя часть корпуса, находящаяся в воде, выполнена с отверстиями для всасывания воды и сжиженного газа-гидратообразователя при вращении крыльчаток, что приводит к вскипанию сжиженного газа-гидратообразователя и активному перемешиванию, что в свою очередь, приводит к интенсивному гидратообразованию.
Для повышения скорости гидратообразования в реакционном сосуде вместе с водой и сжиженным газом-гидратообразователем (далее по тексту «газ») находится импеллер. Применение сжиженного газа позволяет значительно уменьшить объём реакционного сосуда, что в свою очередь улучшает технико-экономические показатели. Вращаясь, крыльчатки импеллера создают напор и, через отверстия, в корпусе начинает всасываться вода газ. Так как пропускная способность отверстий меньше чем производительность импеллера, создается разница давлений внутри и снаружи корпуса. Понижение давления внутри корпуса импеллера приводит к вскипанию газа на всасывающих сторонах крыльчаток импеллера и активному перемешиванию. Вскипание газа на всасывающих сторонах крыльчаток импеллера является эффектом кавитации. Кипение газа сопровождается понижением температуры, что в свою очередь приводит к интенсивному гидратообразованию.
На фиг. 1 показана схема устройства, где:
1 - корпус импеллера;
2 - вал, вращающий крыльчатки импеллера;
3 - крыльчатки;
4 - отверстия для всасывания воды и газа;
5 - решётка для сбора гидратной массы;
6 - сжиженный газ;
7 - вода;
8 - гидратная масса, вода и сжиженный газ;
9 - гидратная масса;
10 - корпус реакционного сосуда.
Устройство работает следующим образом.
В реакционном сосуде, вместе с водой и сжиженным газом, находится импеллер, состоящий из корпуса 1 наглухо закрытого с одного конца, вала 2 и крыльчаток 3. Крыльчатки жестко закреплены на валу. Газ находится под статическим давлением в метастабильном состоянии. Термобарические условия в реакционном сосуде соответствуют условиям, при которых возможно гидратообразование. В корпусе импеллера имеются отверстия 4 для всасывания воды и газа. К верхней части корпуса импеллера 1, находящейся в газовой среде, по окружности прикреплена решетка 5. Вращаясь, крыльчатки импеллера 3 создают напор и, через отверстия в корпусе 4, начинает всасываться вода и газ. Так как пропускная способность отверстий меньше, чем производительность импеллера, создается разница давлений внутри и снаружи корпуса импеллера. Понижение давления внутри корпуса импеллера приводит к вскипанию газа на всасывающих сторонах крыльчаток импеллера и активному перемешиванию. Вскипание газа на всасывающих сторонах крыльчаток импеллера является эффектом кавитации. Кипение газа сопровождается понижением температуры, что в свою очередь приводит к интенсивному гидратообразованию. Образовавшаяся гидратная масса выталкивается импеллером на решетку. Вскипевший на крыльчатках газ, не перешедший в гидратное состояние, по выходу из корпуса импеллера конденсируется и вместе с водой возвращается на дно реакционного сосуда и снова всасываются в импеллер, а получившийся газовый гидрат остаётся на решетке. По мере необходимости в реакционный сосуд добавляют воду и газ, а получившийся газовый гидрат удаляется.
Использование заявляемого устройства позволяет упростить, удешевить, а также ускорить процесс гидратообразования.
Claims (1)
- Устройство для получения газового гидрата, содержащее реакционный сосуд, в который подают воду и сжиженный газ-гидратообразователь, отличающееся тем, что в реакционном сосуде установлен импеллер, состоящий из корпуса, наглухо закрытого с одного конца, вала и крыльчаток, которые жестко закреплены на валу, к верхней части корпуса, находящейся в газовой среде, по окружности прикреплена решетка для сбора гидратной массы, а нижняя часть корпуса, находящаяся в воде, выполнена с отверстиями для всасывания воды и сжиженного газа-гидратообразователя при вращении крыльчаток, что приводит к вскипанию сжиженного газа-гидратообразователя и активному перемешиванию, что, в свою очередь, приводит к интенсивному гидратообразованию.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2780795C1 true RU2780795C1 (ru) | 2022-09-30 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2816893C1 (ru) * | 2023-11-20 | 2024-04-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" | Способ диспергирования пузырьков газа в жидкости |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1751359A1 (ru) * | 1990-07-31 | 1992-07-30 | Московский Горный Институт | Устройство дл получени гидрата из шахтного газа |
| WO2007113916A1 (ja) * | 2006-04-06 | 2007-10-11 | Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. | 混合ガスハイドレート製造方法 |
| KR101199784B1 (ko) * | 2010-11-30 | 2012-11-09 | (주)유성 | 가스 하이드레이트 반응기 |
| WO2013042924A1 (ko) * | 2011-09-19 | 2013-03-28 | 한국생산기술연구원 | 기체액체 순환형 하이드레이트 반응기 |
| CN207585986U (zh) * | 2017-12-26 | 2018-07-06 | 山东科技大学 | 一种天然气水合物高效生成装置 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1751359A1 (ru) * | 1990-07-31 | 1992-07-30 | Московский Горный Институт | Устройство дл получени гидрата из шахтного газа |
| WO2007113916A1 (ja) * | 2006-04-06 | 2007-10-11 | Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. | 混合ガスハイドレート製造方法 |
| KR101199784B1 (ko) * | 2010-11-30 | 2012-11-09 | (주)유성 | 가스 하이드레이트 반응기 |
| WO2013042924A1 (ko) * | 2011-09-19 | 2013-03-28 | 한국생산기술연구원 | 기체액체 순환형 하이드레이트 반응기 |
| CN207585986U (zh) * | 2017-12-26 | 2018-07-06 | 山东科技大学 | 一种天然气水合物高效生成装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2816893C1 (ru) * | 2023-11-20 | 2024-04-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" | Способ диспергирования пузырьков газа в жидкости |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6653516B1 (en) | Production method for hydrate and device for proceeding the same | |
| US7455776B2 (en) | Method for mixing high viscous liquids with gas | |
| Maalej et al. | Interfacial area and volumetric mass transfer coefficient in a bubble reactor at elevated pressures | |
| US20140223958A1 (en) | Clathrate desalination process using an ultrasonic actuator | |
| RU2780795C1 (ru) | Устройство для получения газового гидрата | |
| RU2781055C1 (ru) | Кавитационный способ получения газового гидрата | |
| JP2004075771A (ja) | ガスハイドレート製造装置 | |
| KR100932471B1 (ko) | 가스 하이드레이트 생성장치의 반응챔버 | |
| KR101792157B1 (ko) | 기체 용존율을 증가시키며 초미세기포를 발생시키기 위한 기체용존장치 | |
| JP2002356685A (ja) | ガスハイドレート製造方法および製造装置 | |
| JP2003252804A (ja) | ハイドレート製造方法及び装置 | |
| US10047311B2 (en) | Systems and methods for gas hydrate slurry formation | |
| JP2003138279A (ja) | ガスハイドレート生成装置 | |
| Tamir et al. | Spray-and bubble-type absorption of acetone from air into water in a two-impinging-jets absorber | |
| Meleshkin | Influence of the intensity of gas relief in the process of synthesis of freon R32 hydrate by the method of boiling of the hydrate-forming gas in the volume of water | |
| JP2003080056A (ja) | ガスハイドレート生成容器、ガスハイドレート製造装置及び製造方法 | |
| RU2300416C2 (ru) | Способ синтеза карбамида и колонна для его осуществления | |
| RU207087U1 (ru) | Газожидкостный аппарат для получения пены | |
| GB2457230A (en) | A multi-nozzle aerator for aerating water | |
| JPH04313384A (ja) | 活性水の製造方法 | |
| Meleshkin | Effect of SDS concentration on the process of hydrate formation by explosive boiling of liquefied freon 134a in water with SDS volume | |
| SU750795A1 (ru) | Способ получени смеси | |
| SU1212436A1 (ru) | Устройство дл образовани огнетушащей пены | |
| GB487400A (en) | Improvements in or relating to means for generating and regulating pressure gas from chemical reactions | |
| SU822868A1 (ru) | Пульсационно-перемешивающееуСТРОйСТВО |