RU2781055C1 - Cavitation method for producing gas hydrate - Google Patents
Cavitation method for producing gas hydrate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781055C1 RU2781055C1 RU2021131127A RU2021131127A RU2781055C1 RU 2781055 C1 RU2781055 C1 RU 2781055C1 RU 2021131127 A RU2021131127 A RU 2021131127A RU 2021131127 A RU2021131127 A RU 2021131127A RU 2781055 C1 RU2781055 C1 RU 2781055C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- hydrate
- water
- reaction vessel
- liquefied
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003068 static Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 57
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 8
- 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
- 102200068707 BEST1 F17C Human genes 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 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
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области газовой промышленности и предназначено для получения гидратов различных газов (метан, углекислый газ, этан, пропан и т.д.).The invention relates to the gas industry and is intended for the production of hydrates of various gases (methane, carbon dioxide, ethane, propane, etc.).
Известен способ транспортирования или хранения гидратов газов (патент РФ № 2200727, 1997 г., С07С 5/02), 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. Однако этот способ обладает существенным недостатком, а именно низкой скоростью роста газогидратов.A known method of transporting or storing gas hydrates (RF patent No. 2200727, 1997,
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. A method for producing a gas hydrate is known (GB Patent No. 2347938, 1999, F17C 11/00), where the gas reacts with water in a reaction vessel to form a hydrate at a pressure and temperature necessary for the formation of a hydrate. The upper part of the vessel is filled with the gas phase, the lower part is filled with the liquid phase. Water is sprayed through nozzles located at the top of the reaction vessel. To form liquid droplets, an ultrasonic vibrating plate is used in the gas phase containing a hydrate-producing substance. An ultrasonic vibrating plate is used to break the hydrate shells on the surface of large water droplets, causing the entire liquid droplet to react to form a hydrate. The use of an ultrasonic emitter in the gas phase intensifies the process of formation of gas hydrates, however, the disadvantages of the previously considered analogue (RF patent No. 2200727, 1997, С07С 5/02) are also present here. According to the authors, the use of an ultrasonic emitter in the liquid phase is less preferable than in the gas phase. The disadvantages of using an ultrasonic emitter in a liquid phase with gas bubbles include the impossibility of obtaining high pressure amplitudes due to the high compressibility of the gas-liquid medium, as well as the small area of the emitter impact on the medium due to the strong attenuation of ultrasound in gas-liquid media.
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).A known method for producing gas hydrates by explosive boiling (application for a patent of the Russian Federation No. 2016137058, 2016,
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.The closest in technical essence to the claimed invention is a method for producing gas hydrates (RF patent No. 2270053, 2003,
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.This method solves the problem of increasing the rate of formation of gas hydrates. However, it is impossible to achieve higher rates of gas hydrate formation by this method, since it is technically impossible to introduce into the reactor a large amount of gas uniformly distributed in water, comparable in mass to the amount of water introduced into the vessel, for short periods of time (tens of milliseconds) between sequentially affecting the medium shock waves. At close mass flow rates of water and gas, water will no longer be a carrier phase, which will sharply reduce (by an order of magnitude or more) the removal of heat released due to the hydration reaction, and, accordingly, the rate of hydrate formation will drop sharply (by an order of magnitude or more).
Задачей изобретения является ускорение процесса образования газового гидрата, упрощение и удешевление процесса за счёт отсутствия компрессора, с помощью которого сжимают и охлаждают газ, а также обеспечение непрерывности процесса образования газового гидрата.The objective of the invention is to accelerate the process of formation of gas hydrate, simplify and reduce the cost of the process due to the absence of a compressor, which compresses and cools the gas, as well as ensuring the continuity of the process of formation of gas hydrate.
Поставленная задача решается тем, что в кавитационном способе получения газового гидрата, при котором в реакционный сосуд подают воду и сжиженный газ-гидратообразователь, согласно изобретению, в реакционный сосуд устанавливают импеллер, состоящий из корпуса, вала и крыльчаток, при этом в нижней части корпуса, находящейся в воде, выполнены отверстия, с помощью вращающихся крыльчаток создают напор и, через отверстия, начинает всасываться вода и сжиженный газ-гидратообразователь, что приводит к вскипанию сжиженного газа-гидратообразователя и активному перемешиванию, что в свою очередь, приводит к интенсивному гидратообразованию.The problem is solved by the fact that in the cavitation method for obtaining gas hydrate, in which water and a liquefied hydrate-forming gas are supplied to the reaction vessel, according to the invention , an impeller is installed in the reaction vessel, consisting of a housing, a shaft and impellers, while in the lower part of the housing, holes are made in the water, with the help of rotating impellers a pressure is created and, through the holes, water and liquefied hydrate-forming gas begin to be sucked in, which leads to boiling of the liquefied hydrate-forming gas and active mixing, which in turn leads to intensive hydrate formation.
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 и 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.To increase the rate of hydrate formation, an impeller is located in the reaction vessel together with water and a liquefied hydrate-forming gas (hereinafter referred to as "gas"). The use of liquefied gas can significantly reduce the volume of the reaction vessel, which in turn improves technical and economic performance. Rotating, the impeller impellers create pressure and, through the holes in the housing, water and gas begin to be sucked in. Since the throughput of the holes is less than the performance of the impeller, a pressure difference is created inside and outside the housing. The decrease in pressure inside the impeller housing causes the gas to boil on the suction sides of the impeller impellers and actively mix. The flashing of gas on the suction sides of the impellers is the effect of cavitation. The boiling of the gas is accompanied by a decrease in temperature, which in turn leads to intense hydrate formation.
На фиг. 1 показана схема устройства для осуществления заявленного способа, где:In FIG. 1 shows a diagram of a device for implementing the claimed method, where:
1 – корпус импеллера;1 - impeller body;
2 – вал, вращающий крыльчатки импеллера;2 - shaft rotating the impeller impellers;
3 – крыльчатки;3 - impellers;
4 – отверстия для всасывания воды и газа;4 - holes for suction of water and gas;
5 – решётка для сбора гидратной массы;5 - grate for collecting hydrated mass;
6 – сжиженный газ;6 - liquefied gas;
7 – вода;7 - water;
8 – вода, сжиженный газ, гидратная масса;8 - water, liquefied gas, hydrate mass;
9 – гидратная масса;9 – hydrated mass;
10 – корпус реакционного сосуда.10 – body of the reaction vessel.
Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.
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.In the reaction vessel, together with water and liquefied gas, there is an impeller, consisting of a housing 1 tightly closed at one end, a shaft 2 and
Использование заявляемого способа получения газогидратов позволяет ускорить процесс гидратообразования.The use of the proposed method for obtaining gas hydrates allows you to accelerate the process of hydrate formation.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2781055C1 true RU2781055C1 (en) | 2022-10-04 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA200400891A1 (en) * | 2001-12-31 | 2005-02-24 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | KNOT AND METHOD OF MULTI-STEP SEPARATION |
RU2405740C2 (en) * | 2009-02-24 | 2010-12-10 | Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук | Impact wave method of producing hydrated gases |
RU2012109761A (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-20 | Алексей Львович Сильвестров | METHOD FOR PRODUCING, STORAGE AND DECOMPOSITION OF NATURAL GAS HYDRATES |
CN206132754U (en) * | 2016-10-31 | 2017-04-26 | 西南石油大学 | Solid -state fluidization exploitation water gas separat experimental apparatus of simulation gas hydrate |
CN110439529A (en) * | 2019-08-20 | 2019-11-12 | 华东理工大学 | It is a kind of for gas hydrates solid state fluidizing exploitation well on three-phase separating device and method |
CN112049801A (en) * | 2020-09-18 | 2020-12-08 | 西南石油大学 | Double-impeller pump for marine natural gas hydrate excavation |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA200400891A1 (en) * | 2001-12-31 | 2005-02-24 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | KNOT AND METHOD OF MULTI-STEP SEPARATION |
RU2405740C2 (en) * | 2009-02-24 | 2010-12-10 | Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук | Impact wave method of producing hydrated gases |
RU2012109761A (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-20 | Алексей Львович Сильвестров | METHOD FOR PRODUCING, STORAGE AND DECOMPOSITION OF NATURAL GAS HYDRATES |
CN206132754U (en) * | 2016-10-31 | 2017-04-26 | 西南石油大学 | Solid -state fluidization exploitation water gas separat experimental apparatus of simulation gas hydrate |
CN110439529A (en) * | 2019-08-20 | 2019-11-12 | 华东理工大学 | It is a kind of for gas hydrates solid state fluidizing exploitation well on three-phase separating device and method |
CN112049801A (en) * | 2020-09-18 | 2020-12-08 | 西南石油大学 | Double-impeller pump for marine natural gas hydrate excavation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6653516B1 (en) | Production method for hydrate and device for proceeding the same | |
US20140223958A1 (en) | Clathrate desalination process using an ultrasonic actuator | |
RU2781055C1 (en) | Cavitation method for producing gas hydrate | |
JP2004075771A (en) | Apparatus for producing gas hydrate | |
RU2780795C1 (en) | Device for obtaining gas hydrate | |
KR100932471B1 (en) | Reaction Chamber of Gas Hydrate Generator | |
Nakoryakov et al. | Experimental investigation of gas-hydrate formation by underwater boiling of a condensed gas layer | |
JP4045476B2 (en) | Gas hydrate manufacturing method and manufacturing apparatus | |
JP4096580B2 (en) | Hydrate manufacturing method and apparatus | |
US20100326132A1 (en) | Process and appratus for producing gas hydrate | |
CN110812880B (en) | Preparation method of nano-bubble extracted edible raw material | |
JP3876348B2 (en) | Gas hydrate manufacturing method and manufacturing apparatus | |
RU2270053C2 (en) | Method of production of gas hydrates | |
JP2003138279A (en) | Gas hydrate generation apparatus | |
JP2006116503A (en) | Concentrator of low-concentration gas-hydrate slurry and gas-hydrate production plant | |
RU2200727C2 (en) | Gas hydrate transportation and storage method | |
US20160376515A1 (en) | Systems and methods for gas hydrate slurry formation | |
JP4062431B2 (en) | Gas clathrate manufacturing method and manufacturing apparatus | |
JP2003080056A (en) | Vessel for forming gas hydrate, and device and method for producing gas hydrate | |
JP2003082371A (en) | Gas hydrate-forming container, apparatus and method for producing gas hydrate | |
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 | |
JP2012046696A (en) | Device and method for generating mixed gas hydrate, and device for producing mixed gas hydrate pellet | |
RU2718795C2 (en) | Method of producing gas hydrates by condensation of nanoclusters | |
JP2000264851A (en) | Method for producing hydrate and device for producing the same | |
SU1212436A1 (en) | Apparatus for generating fire-fighting foam |