[發明專利]一種納米氣泡促進水合物生成的裝置及方法

在審

• 申請號: 202011145359.X
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112426990A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 趙佳飛;馮宇;楊磊;宋永臣;匡洋民;劉延振;孫明瑞;國憲偉;張倫祥;劉衛國;楊明軍;王大勇;劉瑜;張毅;凌錚;蔣蘭蘭;李洋輝
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J19/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉

本發明屬于能源與環境領域，涉及到一種納米氣泡促進水合物生成的裝置及方法。裝置包含注氣系統、微納米氣泡溶液制備系統、水合物生成系統、溫度控制系統、數據采集系統、抽氣系統。反應釜內放有攪拌轉子，可以在促進氣液兩相混合，加快水合物形成；溫度控制系統可以精確的控制水浴操作臺的溫度，從而控制反應釜內的溫度；數據采集系統可以實時采集溫度、壓力信號，并進行實時分析；注氣系統可以恒壓或恒容向反應釜內注入氣體，使反應釜內壓力達到設定值；微納米氣泡溶液制備系統可以快速制備含納米氣泡溶液。利用該方法制備水合物，可以大幅度減少水合物的生成時間、提高水合物的生成概率，對水合物法儲運天然氣有著較大指導、應用意義。

技術領域

本發明屬于能源與環境領域，涉及到一種促進水合物生成的裝置及方法。

背景技術

隨著天然氣資源在國民生產和生活中的地位日益重要，加快發展天然氣儲運技術也就成為有效利用天然氣資源的關鍵。相比于石油、煤炭等資源，由于天然氣自身的可擴散性搞，導致其運輸難度和成本較高。目前，實際應用的儲運方式有:管道輸送(PNG)和液化天然氣輸送(LNG)。世界上目前約有75％的天然氣采用管道輸送(PNG)，25％的天然氣采用液化天然氣輸送(LNG)。PNG適合陸地和近海運輸，LNG適合跨洋長距離運輸。但是兩種運輸方式均存在前期投資大、后期運行維護難等問題，因此，以PNG法和LNG法輸送不具有經濟優勢，水合物法天然氣儲運技術(NGH)是一種安全可靠、運輸成本低的儲運方式。

NGH的技術原理是基于水合物的物理化學特性，天然氣和水在低溫(-5-15℃)高壓(1-2MPa)下可以生成天然氣水合物，在高溫低壓下又可以分解為天然氣和水。同時，天然氣水合物具有較高的能量密度，在標準狀態下，1m³的天然氣水合物理論上可以儲存150-180m³的天然氣。這些特性使得NGH儲運具備儲存空間小、儲運靈活、成本較低等特點。因此NGH技術是一種極具發展潛力的新技術。

發明內容

為了使水合物生成更加快速，本發明提供了一種納米氣泡促進水合物生成的裝置及方法。

本發明的技術方案如下：

一種納米氣泡促進水合物生成的裝置，包括注氣系統、微納米氣泡溶液制備系統、水合物生成系統、溫度控制系統、數據采集系統、抽氣系統；

所述注氣系統包括順次連接的氣源1、第一輸氣管路2、第一輸氣控制閥門3、注氣泵4、第二輸氣控制閥門5、第二輸氣管路6、第三輸氣控制閥門13；氣源用于提供實驗需要的氣體；所述注氣泵4用于對來自氣源的氣體進行加壓或降壓、存儲氣體、并將壓力處理后的氣體通入所述第二輸氣管路6中；

所述微納米氣泡溶液制備系統包括微納米氣泡發生器33、第一注氣管路7、第一注氣控制閥門8、進水控制閥門12、進水管路9、第一出水管路10、第一出水控制閥門11、蓄水槽32、第二出水控制閥門31、第二出水管路30；所述第一注氣管路7與第二輸氣管路6連接用于向微納米氣泡發生器33注氣；微納米氣泡發生器分別通過進水管路9和第一出水管路10與蓄水槽32連接；所述進水管路9用于向微納米氣泡發生器注水；所述第一出水管路10用于微納米氣泡發生器排水；所述蓄水槽用于微納米氣泡發生器的水循環；所述第二出水管路用于將氣泡溶液注入水合物反應釜29中；

所述水合物生成系統包括水合物反應釜29、磁力攪拌轉子28、磁力控制器26、第二注氣控制閥門14、第二注氣管路34，所述水合物反應釜用于承受高壓、低溫的環境及提供水合物生成場所；所述磁力攪拌轉子用于攪拌所述水合物反應釜內的溶液，加大氣液接觸面積；所述磁力控制器用于控制所述磁力攪拌轉子的轉動速率；所述第二注氣管路與第二輸氣管路6連接，用于向水合物反應釜內注入實驗所需氣體；

所述溫度控制系統包括水浴冷卻機27、外置水浴箱24，所述水浴冷卻機用于系統降溫，提供冷源；所述外置水浴箱用于給水合物反應釜提供所需要的低溫環境；