[發明專利]一種可燃冰自組織生產裝置

有效

• 申請號: 201410140795.6
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN103861529A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 劉青林;華明洲;劉若霞;田雪飛
• 申請（專利權）人: 中能天地（北京）節能科技股份有限公司
• 主分類號: B01J3/04
• 分類號: B01J3/04;B01J3/03;C10L3/10
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

技術領域

本發明涉及一種天然氣水合物生產裝置，尤其涉及一種可燃冰自組織生產裝置，應用于新能源技術領域。

背景技術

可燃冰又稱天然氣水合物（Natural?Gas?Hydrate，簡稱Gas?Hydrate），是分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質。在自然界廣泛分布于大陸永久凍土、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環境?？扇急紵髱缀鯖]有污染，是一種綠色的新型能源，在20世紀科學考察中首次發現。從其儲量之大、分布范圍之廣和應用前景之好來看，它是石油、天然氣、煤等傳統能源之后最佳的接替能源，被譽為21世紀具有商業開發前景的戰略資源，點燃了人類21世紀能源利用的希望之光。

目前可燃冰是公認的21世紀重要后續能源，它對人類生存環境及海底工程設施的災害影響，正日益引起科學家們和世界各國政府的關注。因此，如何安全有效開采是天然氣水合物資源利用所面臨的關鍵問題。在對天然氣水合物進行大規模勘探開發之前，其物理化學等性質的實驗研究是必不可少的基礎性研究工作，其目的是為天然氣資源的勘探開發利用、環境保護及化學工程奠定理論與技術基礎。在開采過程中，用水合物態儲存天然氣比氣態、液態天然氣更加安全：水合物不易燃燒，可防止燃燒和爆炸事故發生，儲存于水合物中的天然氣釋放過程緩慢，發生儲罐破裂等方面事故時天然氣泄漏速度緩慢。

由于實驗室模擬天然氣水合物的生成環境,探索水合物的生成機制和開采技術不僅花費資金少、風險低,而且極具理論價值。因此，目前世界上的天然氣水合物開采研究主要處于實驗室模擬和數值模擬的階段，已有不少科研人員展開了一系列研究。例如發明專利CN101818088B公開了一種天然氣水合物的高效連續制備方法與裝置，它利用帶有促進劑的氣液水合物進入折疊管式反應器進行螺旋流動，來增大氣液接觸面從而促進水合物的高效連續制備。雖然該方法在一定程度上能加快天然氣水合物的合成，但折疊管式反應器與海洋多孔介質沉積物中天然氣水合物的合成原理有本質區別：前者僅僅提供氣液混合接觸面，然后利用水合物促進劑來完成誘導水合物的合成過程；后者完全靠分子擴散作用進入沉積物孔隙中，進而成核和生長。另外，折疊管式的反應面遠遠不及同等尺寸下多孔介質的比表面積大，因而不如多孔介質沉積物反應高效。發明專利CN101936833B公開了一種模擬天然氣水合物生成并測量其物性參數的裝置及方法，通過控制配氣系統的進氣量、高壓反應釜內加入的沉積物以及冷浴槽溫度，來進行不同組分氣體、不同粒徑沉積物、不同反應條件下沉積物中水合物聲學性質的測量及溶液中水合物的測定。該方法實施例中，沉積物石英砂與鹽水溶液混合均勻后裝入反應釜，并將沉積物壓平，沒有充分利用沉積物的特性，不能最大限度借助多孔介質提供的多孔環境高效合成水合物。

天然氣水合物的模擬實驗研究都局限于在純凈水或者海水中進行，不能實際模擬天然氣水合物的賦存環境，即海底沉積物，因此不能很好地再現天然氣水合物的真實生成和儲積過程。目前采用的多孔介質一般是砂土礦物的簡單鋪放，沒有進行鋪放結構或造型的設計。而對于實驗室模擬來說，模擬海底沉積物提供大面積的反應面對合成與自然界條件相同、物性相似的水合物樣品非常關鍵。

鑒于上述水合物合成技術上的不足極大地阻礙了其在天然氣儲運技術上的應用，本發明提供一種可燃冰自組織生產裝置，采用多孔陶瓷棒為氣體和水提供充分的氣液接觸面，真實高效的模擬了海底沉積物特性，促進高儲能密度的氣水合物的生成。該裝置不僅可提供充足的可燃冰成品供實驗室開展各項物性參數的研究，而且其生產的成品有利于促進開采過程中天然氣以水合物形式儲存及運輸。另外，本發明提供的可燃冰成品由于包裝完整，可直接對餐飲、娛樂等服務行業實現能源產業鏈供給，對海洋資源直接用于商業用途實現工業生產具有重大意義。

發明內容

為解決上述現有技術存在的缺陷，本發明提供了一種可燃冰自組織生產裝置。設定環境下，水和甲烷兩種分子自動組織形成具有籠型結構的結晶化合物，并實現產物自動封裝，可直接使用。

本發明的目的可以通過如下技術方案實現：