[發(fā)明專利]一種制備氣體水合物的噴射式反應(yīng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910038986.0
• 申請(qǐng)日: 2009-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN101537318A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊栓獅;楊亮;郎雪梅;裴飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01F5/02
• 分類號(hào): B01F5/02
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合成氣體水合物的氣液分散裝置，具體涉及一種制備氣體水合物的噴射式反應(yīng)器。

背景技術(shù)

氣體水合物是由某些氣體(或易揮發(fā)液體)和水在低溫高壓條件下形成的一類籠型包絡(luò)狀晶體。不同氣體生成氣體水合物所需溫度和壓力條件不同，形成氣體水合物的種類也不同。氣體水合物具有儲(chǔ)氣量大、運(yùn)輸方便、使用安全的特點(diǎn)，但目前合成氣體水合物的技術(shù)還不太成熟，尤其是對(duì)于難以形成水合物的氣體，溫度和壓力條件不易控制，水合速率也很難提高，因此該技術(shù)的應(yīng)用急需一種高效制備氣體水合物的裝置。

目前，用于制備氣體水合物的技術(shù)主要有四種：靜止接觸法、多孔介質(zhì)填充法、氣泡擾動(dòng)法和機(jī)械攪拌法。(1)靜止接觸法是在無擾動(dòng)的情況下，使氣液兩相在相界面處直接接觸，氣體通過相界面擴(kuò)散至水中，經(jīng)過結(jié)晶成核、生長(zhǎng)，最終形成氣體水合物。(2)多孔介質(zhì)填充法是一種采用多孔介質(zhì)加速氣體水合物生成的技術(shù)，將氣體通入多孔介質(zhì)中，增大氣液接觸面積，快速生成氣體水合物。(3)氣泡擾動(dòng)法是使氣體通過反應(yīng)器內(nèi)的孔板而產(chǎn)生氣泡，氣泡在水中不斷上升、破碎，增大氣體在水中的溶解度，縮短水合誘導(dǎo)時(shí)間，從而加快水合物成核、生長(zhǎng)。(4)機(jī)械攪拌法是在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置一個(gè)攪拌器，通過攪拌可加速氣體在水中的溶解，促使氣體和水充分接觸，縮短水合誘導(dǎo)時(shí)間，增加水合速率。還有將氣泡擾動(dòng)法和機(jī)械攪拌法相結(jié)合的方法，是在反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)設(shè)置孔板和攪拌器，可進(jìn)一步增大氣體和水的接觸面積，加速氣體水合物的生成。

但以上方法存在缺點(diǎn)：①氣體與水的接觸面積都很有限，很大程度上影響了氣體水合物的生成速率；②氣體水合物的合成不是連續(xù)的，不斷生成的水合物阻止了氣體在水中的擴(kuò)散，增加了吹氣動(dòng)力和攪拌動(dòng)力，這在經(jīng)濟(jì)上是不提倡的；③機(jī)械攪拌時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)，也會(huì)不可避免地影響水合條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種制備氣體水合物的噴射式反應(yīng)器，通過對(duì)混合后的氣液混合物同時(shí)噴射霧化，形成霧狀流或者泡沫流，增大了氣體在水中溶解度，增加了氣液接觸面積，縮短了水合誘導(dǎo)時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)氣-水混合物高度霧化，氣體水合物高效、快速地生成。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種制備氣體水合物的噴射式反應(yīng)器，包括：噴嘴1、卷吸室2、喉管3和擴(kuò)散管4，在反應(yīng)器進(jìn)水管道中設(shè)有調(diào)節(jié)噴嘴1面積的針閥6，通過旋轉(zhuǎn)針閥6的閥柄使針閥6向前旋進(jìn)，針頭和噴嘴1之間的空隙逐漸減小；調(diào)整針頭與噴嘴1之間的空隙大小進(jìn)而控制進(jìn)水的流量，可完全切斷由反應(yīng)水進(jìn)口7進(jìn)入的水流，反應(yīng)器設(shè)有與卷吸室2相通的氣體進(jìn)口8，卷吸室2與喉管3以及喉管3與擴(kuò)散管4通過焊接連為一體，密封性和耐壓性好；喉管3末端裝有流控器12，擴(kuò)散管4處開有橢圓形玻璃視窗5。

所述反應(yīng)器上設(shè)有反應(yīng)水進(jìn)口7、氣體進(jìn)口8和氣液出口11。

連接所述氣液出口11的管路上裝有氣閥9和閥門10。

所述喉管3末端和流控器12通過螺紋連接，通過更換流控器12來改變喉管3末端的孔徑。

所述卷吸室2、喉管3和擴(kuò)散管4處均安裝有溫度傳感器(13、14、15)和壓力傳感器(16、17、18)。

氣體被所述噴嘴1噴出的高壓反應(yīng)水卷吸入卷吸室2。

所述擴(kuò)散管4處開有視窗5以觀察反應(yīng)器內(nèi)霧化效果及水合情況。

本發(fā)明的一種制備氣體水合物的噴射式反應(yīng)器，采用高壓反應(yīng)水引射低壓(相對(duì)于反應(yīng)水壓力)氣體，高速噴射霧化的方法合成氣體水合物。氣液混合物高速射出形成霧狀流或者泡沫流，從而達(dá)到氣體與反應(yīng)水霧滴充分接觸的效果，這可以在很大程度上增加氣液接觸面積，縮短水合誘導(dǎo)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)氣體水合物高效、快速的生成。

本發(fā)明一種制備氣體水合物的噴射式反應(yīng)器，是一種具有可視化窗口的噴射式反應(yīng)器。反應(yīng)器的噴射霧化過程是：高壓預(yù)冷后的反應(yīng)水由反應(yīng)水進(jìn)口注入，在噴嘴1處高速射出，將由氣體進(jìn)口8進(jìn)入的氣體卷吸入卷吸室2。氣體和反應(yīng)水初步混合后，在反應(yīng)器喉管3處進(jìn)行能量和質(zhì)量的交換(包括溫差引起的熱量交換)，最后在擴(kuò)散管4處噴射霧化，霧化后的霧滴和氣體充分接觸后，在高壓低溫條件下，短時(shí)間內(nèi)就可以在視窗中看到有水合物晶體生成。反應(yīng)器上的針閥6可以控制噴嘴面積，進(jìn)而控制反應(yīng)水的進(jìn)入量。反應(yīng)器喉管3末端裝有流控器12，可進(jìn)行喉管3末端孔徑的更改，從而可對(duì)噴射后霧滴大小進(jìn)行控制。??本發(fā)明所述的一種新型快速制備氣體水合物的反應(yīng)器，有如下特點(diǎn)：

(1)反應(yīng)器噴嘴1處設(shè)有針閥6用以調(diào)節(jié)噴嘴面積，進(jìn)而控制反應(yīng)水進(jìn)入量；