[發明專利]多反應釜噴霧強化天然氣水合物連續制備裝置及工藝流程

無效

• 申請號: 200610116480.3
• 申請日: 2006-09-25
• 公開（公告）號: CN101153231A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 劉道平;徐新亞;周文鑄
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;F25J1/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 寧芝華

技術領域：

本發明涉及一種多反應釜噴霧強化連續制備天然氣水合物的裝置及工藝流程。

背景技術：

在天然氣工業領域，現有的天然氣儲運技術有：通過管道方式運輸天然氣；采用低溫技術將天然氣液化(LNG)；在儲罐中裝入天然氣專用吸附劑，將天然氣進行吸附儲存的吸附儲存天然氣(ANG)技術；將天然氣轉化為液體產品等技術。目前天然氣管道輸送仍然是天然氣國際貿易的主要手段，但是其初投資大。LNG由于要低溫液化，運營成本很大。天然氣水合物儲運技術(NGH)是一種新型的天然氣儲運技術，它具有以下優點：蓄能密度大，在標準狀態下1m³NGH可儲存150～180m³的天然氣；制備技術條件容易，NGH可以在6MPa以下、-10～10℃條件下進行制備，與LNG相比在制備技術上避免了超低溫的環節；水合物的熱物理性比較穩定，儲存安全；可有效地進行NGH的再氣化，采用簡單的加熱手段就可將固體狀水合物直接轉化成可使用的氣態天然氣。因此，天然氣水合物儲運技術有可能替代液化天然氣技術成為未來天然氣大規模儲運手段之一。由于水合物分解需要大量的熱量，因此只需切斷傳熱途徑，就可以使水合物狀態長期穩定，可以保證儲運過程中的安全性。

目前實現工業應用的天然氣水合物制備技術可以分為攪拌式、鼓泡式和噴霧式。攪拌式：通過攪拌可以增強水合物形成氣與水的接觸，促進水合物的溶解和水合物的形成。缺點是需要消耗攪拌功，密封效果不易保證。鼓泡式：使水合物形成氣泡在水中運動、破碎，擴大氣-水接觸面積，以增加氣體在水中的濃度，加快成核速率，減少誘導時間。但是未反應完的氣體需要通過壓縮機使氣體升壓，然后和其它氣體混合再次進入反應器，增加了設備投資和維護費用。噴霧式：通過使用噴嘴使水霧化形成眾多細小水滴，以次增大氣-水接觸面積，提高水合物生成速率。該方式無須其他攪拌裝置，使得制備裝置設計更加簡單，容量增大時可以適當增加噴嘴數量。但是由于水合過程中產生的熱量易集聚在水滴內部，不利于維持水合物形成條件，因此，噴霧方式制備水合物過程中，如何快速移除水合物生成過程中的熱量，對于噴霧方式制備天然氣水合物走向實用化是非常重要的。

水合物形成過程類似于鹽類的結晶過程，通常包括誘導成核和生長兩個階段。水合物誘導成核是指形成具有臨界尺寸的、穩定的水合物晶核的過程；水合物生長是指穩定核生長到固態水合物晶體的過程。

利用噴霧強化制備天然氣水合物的方法及裝置(本人已申報發明專利)，已經實現了天然氣水合物的快速制備，并且發現了諸多關于噴霧方式制備水合物的特性。

發明內容：

本發明提出了一種多反應釜噴霧強化天然氣水合物連續制備的裝置及工藝流程。該裝置采用多反應釜串連布置，至少有兩個反應釜，實現將誘導反應和快速結晶反應分離，達到分別控制兩個反應的目的，可以有效地縮短天然氣水合物制備過程誘導時間，增加水合物的制備速率，提高水合物的轉化率。

多反應釜噴霧強化天然氣水合物連續制備的裝置，由供氣系統、冷卻系統、霧化系統、反應系統以及分離系統組成。其特點是：

反應系統至少有兩個反應釜，反應釜均屬于水流霧化反應釜；

供氣系統由進氣管路和壓縮機組成，進氣管路的一端為氣體入口，另一端經由壓縮機后分別與誘導反應釜和主反應釜的進氣口連接，用于控制各個反應釜內的天然氣壓力；

冷卻系統由冷卻水入口、水泵、冷卻水循環通道組成，冷卻水管的一端為冷卻水入口，冷卻水管經水泵、依次與誘導反應釜的冷卻水入口、內外壁通道、冷卻水出口，和主反應釜的冷卻水入口、內外壁通道、冷卻水出口串聯連通，冷卻水流經反應釜的內外壁通道，最后由主反應釜冷卻水出口排出并循環使用，通過控制冷卻水入口的溫度，就可以保證各反應釜內的溫度處于水合物形成條件；

霧化系統：每個反應釜的下部有一連接口，通過水管，分別與循環水泵連接，然后連接到各自反應釜頂部的噴嘴；兩個反應釜之間由每個反應釜下部的水平水管串聯連接；

分離系統：在主反應釜中下部的排出管上連接一分離器，用于將主反應釜內制作完成的水合物排出。