[發明專利]一種基于熱電效應的低能耗氣體水合物合成裝置

有效

• 申請號: 201711263997.X
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN107837766B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 宋永臣;楊明軍;田夢茹;劉衛國;李洋輝;蔣蘭蘭
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01J3/04
• 分類號: B01J3/04;B01J19/24;B01J19/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于水合物應用技術領域，提供了一種基于熱電效應的低能耗氣體水合物合成裝置，包括熱電轉換系統、水合物合成釜、水合物收集系統、液體循環系統、氣體循環系統和控制系統。高壓氣體與低溫液體在水合物合成釜中生成水合物，利用水合物密度小于水的特性，水合物匯聚在液面處自動流出，實現自動收集。過程中，熱電轉換系統及時吸收水合物生成釋放的熱量，一方面，避免熱量堆積，保證水合物生成所需要的過冷度，進一步提高水合物生成的效率，同時減少合成釜內冷量輸入的需求，降低能耗；另一方面，根據Seebeck效應，熱電轉換系統將水合物生成過程中的熱能轉換成電能，可以驅動制冷裝置，從而減少系統的制冷成本，提高裝置的經濟性。

技術領域

本發明屬于水合物技術應用技術領域，涉及到一種基于熱電效應的低能耗氣體水合物合成裝置。

背景技術

氣體水合物是在一定的高壓低溫條件下，氣體分子與水分子相互作用生成的包絡狀晶體，是一種非化學計量的籠形固態化合物。隨著水合物技術日益成熟，氣體水合物在氣體儲存及運輸、氣體混合物分離和空調蓄冷等眾多領域都得到了廣泛應用。為了滿足生產和研究的需要，亟需高效經濟的水合物生成裝置。水合物的生成過程通常伴隨著熱量的釋放，釋放的熱量在水合物表面堆積，導致過冷度降低，降低了水合物生成的效率。

1821年，德國人Seebeck發現，在兩種不同金屬構成的回路中，如果兩個接頭處存在溫度差，其周圍就會出現磁場，又通過進一步實驗發現回路中存在電動勢。Seebeck效應為溫差轉換技術提供了理論基礎，實現了熱能向電能的轉換。溫差發電在軍事、高科技和民用方面都表現出了一定的應用前景。目前溫差發電的熱源主要集中于汽車尾氣余熱，太陽輻射能、地熱、海洋溫差熱等自然熱。

發明內容

本發明提供了一種基于熱電效應的低能耗氣體水合物合成裝置，將水合物生成過程中釋放的熱量轉移并轉換成電能，進一步提高了水合物生成的效率，同時降低了裝置制冷成本，實現了能源的循環利用。

本發明的技術方案：

一種基于熱電效應的低能耗氣體水合物合成裝置，包括熱電轉換系統、水合物合成釜、水合物收集系統、液體循環系統、氣體循環系統和控制系統；

所述的熱電轉換系統包括熱電模塊組2和穩壓器4；所述的熱電模塊組2的熱端置于水合物合成釜1中，熱電模塊組2的冷端置于液體補充箱3中；所述的穩壓器4與熱電模塊組2的冷端相連，位于液體補充箱3外部；水合物生成過程中放出的熱量使得熱電模塊組2的熱端溫度升高，與熱電模塊組2的冷端產生溫度差，熱電模塊組2迅速將水合物表面熱量吸收并轉換成電能，電能經過穩壓器4驅動制冷裝置，熱電模塊組2的冷端開始冷卻液體，減少了制冷裝置的成本；

所述的水合物合成釜1由耐高壓不銹鋼制成，內部形成高壓環境；所述的高壓氣瓶7中的氣體依次通過進氣閥8和單向閥b 10通入水合物合成釜1中，由多個均勻分布的噴嘴9噴到熱電模塊組2的熱電板間隙中，氣體與低溫液體反應生成水合物；

所述的水合物收集系統包括水合物收集箱16和傳輸軌道15；所述的水合物合成釜1在液面高度處設有水合物產出口，水合物產出口通過傾斜的傳輸軌道15與水合物收集箱16相連，由于水合物的密度小于水，生成的水合物匯集到液面上，當液面高度高于水合物產出口底部，水合物自動流入水合物收集箱16中；

所述的液體循環系統包括液體補充箱3、水泵5和單向閥a 6；水合物合成釜1內的液面高度由液位傳感器14控制，當液面高度低于設定值，單向閥a 6打開，水泵5將液體補充箱3中液體泵入水合物合成釜1中，直到液面重新高于設定值，水泵5停止工作，單向閥a 6關閉；

所述的氣體循環系統包括進氣閥8、單向閥b 10、單向閥c 12、氣體壓縮機11和高壓氣瓶7；所述的水合物合成釜1上方設有氣體回收口，通過單向閥c 12與氣體壓縮機11連接，當水合物合成釜1中壓力過高時，打開單向閥c 12，反應剩余氣體經過氣體壓縮機11壓縮后重新通入水合物合成釜1中，實現氣體的充分利用；