[發明專利]用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置

有效

• 申請號: 201910271879.6
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109777524B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 吳強;公艷茹;張保勇;劉傳海;張強;吳瓊
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技大學
• 主分類號: C10L1/02
• 分類號: C10L1/02;B01J19/18
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 張利明

本發明涉及一種用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置，其中反應釜內的釜底中心設置轉軸；電機通過磁力攪拌器帶動電機軸旋轉，電機軸穿過所述釜底連接轉軸；反應釜上蓋中心連接注液管路，注液管路至少伸入到反應釜軸向的中間位置；轉子與轉軸連接，轉子中心設置液體分布器；二級分散筒開口向上并且筒底與轉子連接；二級固定筒的開口向下并且筒底與注液管路連接；二級固定筒的雙層固定筒壁與二級分散筒雙層分散筒壁沿徑向相間隔設置。本發明通過轉子的轉動，帶動液體向外飛濺，有效的增大了與通入的瓦斯氣體的接觸面積，能提高水合反應過程瓦斯混合氣?水溶液兩相間物質傳遞效率，并大幅提高水合物中瓦斯含量，從而生成高密度固態瓦斯水合物。

技術領域

本發明涉及瓦斯水合分離技術領域，尤其涉及一種用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置。

背景技術

煤礦瓦斯作為一種煤炭伴生物，資源十分豐富，若將其排放到大氣中，既浪費資源又會污染環境。而采用管道儲運煤礦瓦斯，不僅僅成本高還易造成管道堵塞。

采用水合分離法進行煤礦瓦斯的水合分離，可實現常壓條件下的遠距離輸送和儲存，具有經濟、安全有效等優點。瓦斯水合物的合成過程包括瓦斯氣體溶解于水、晶核形成及水合物生長。在現有條件下，瓦斯水合物合成過程中存在水合物誘導時間長、水合物覆蓋氣液界面導致有效傳質減少、生長速度緩慢及生成的水合物儲氣密度低等問題。因此，需要利用水合物快速生長技術克服液體表面張力、增大瓦斯混合氣-水溶液接觸面積及提高傳質速率，以縮短瓦斯水合物生成時間，提高瓦斯水合物中瓦斯含量，從而促進煤礦瓦斯的快速分離。

現有促進水合物快速生長的輔助手段包括攪拌、噴霧、鼓泡、利用離心力作用等機械方式，這些技術手段通過促進液體分散、增大氣液接觸面來加速瓦斯水合物的生成，從而加速煤礦瓦斯分離。其中攪拌法在水合物生成后期漿體黏度不斷增大，影響機械攪拌效率；噴霧法在噴射時易在噴嘴周圍形成水合物堵塞噴射孔，中斷反應；鼓泡法由于使用的孔板孔徑較小，氣體以懸浮氣泡的形式不斷注入，易在孔板表面生成水合物影響進氣；而利用離心力的不銹鋼多孔波紋板式或片式離心軸裝置在高速旋轉過程中會帶動氣體形成渦流，機械做功放熱，使實驗溫度不斷升高；而采用制冷系統進行控溫的過程較為緩慢，散熱不及時會抑制水合物的合成。因此，上述方法均不能獲得相對飽和的瓦斯水合物。

因此，針對以上不足，需要提供一種瓦斯水合物生成裝置，使其能夠在擴大氣液接觸面積的基礎上，又不會對溫度產生大的影響。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有采用離心方式增大瓦斯水合物生成過程中氣液接觸面積的方法，會造成實驗溫度明顯升高的缺陷，提供一種用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置，包括：

反應釜、電機、磁力攪拌器、轉軸、轉子、液體分布器、二級分散筒和二級固定筒，

反應釜內的釜底中心設置轉軸；電機通過磁力攪拌器帶動電機軸旋轉，電機軸穿過所述釜底連接轉軸；反應釜上蓋中心連接注液管路，注液管路至少伸入到反應釜軸向的中間位置；

轉子與轉軸連接，轉子中心設置液體分布器，液體分布器與注液管路底端面之間有間隙；

二級分散筒開口向上并且筒底與轉子連接；二級固定筒的開口向下并且筒底與注液管路連接；二級固定筒的雙層固定筒壁與二級分散筒雙層分散筒壁沿徑向相間隔設置，并且二級分散筒的分散外筒處于徑向的最外層；

二級固定筒的雙層固定筒壁上均具有均勻分布的通孔；二級分散筒的雙層分散筒壁均由均勻分散布置的多個柵板形成；其中外層分散筒的筒壁相鄰柵板間距離小于內層分散筒的筒壁相鄰柵板間距離。

在根據本發明所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置中，所述外層分散筒的相鄰柵板間距離為0.15mm,內層分散筒的相鄰柵板間距離為0.2mm；