[發明專利]一種氣體水合物快速循環生成的裝置及方法

在審

• 申請號: 202011391490.4
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112608775A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 呂曉方;張婕;許欣怡;柳揚;周詩崠;董亮;趙書華
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 李楠

本發明公開一種氣體水合物快速循環生成的裝置及方法，包括內部自上而下依次密閉隔斷成用于漿液混合的上腔室、用于氣體水合物生成的中腔室及用于盛裝氣體水合物漿液的下腔室，中腔室的頂部設有與上腔室連通且用于將上腔室的漿液噴淋至中腔室的噴淋裝置，下腔室內設有用于將中腔室內生成的氣體水合物漿液引流至下腔室的泄漏管。還包括固相顆粒分離裝置、氣液分離器及油水分離系統，用于將氣體水合物漿液中的氣體水合物、氣體、水相及油相分離并重復利用氣體、水相及油相。本發明氣體水合物合成器分層上中下三層，利于快速水合，氣液分離和油水分離方便循環利用；該方法消除了現有水合物儲氣法儲氣密度低、難以實現快速生產等一系列固有缺陷。

技術領域

本發明屬于氣體水合物合成領域，特別是涉及一種氣體水合物快速循環生成的裝置及方法。

背景技術

氣體水合物是一種由水氫鍵構成的籠子包圍氣體分子組成的冰狀晶體，氣體分子如甲烷、二氧化碳或其他的碳氫化合物。通過將氣體與水或溶液生成氣體水合物可對氣體進行存儲，氣體水合物儲氣密度高，單位體積天然氣水合物可存儲180個體積的天然氣，天然氣水合物生成條件簡單，只需要將溫度和壓力控制阿紫水合物生成條件即可。因此使用水合物法儲運氣體具有極高的經濟價值和應用潛力。但就當前的研究現狀來看，天然氣水合物快速合成工藝仍未成熟，阻礙這項技術商業化的問題主要是水合物形成步驟較慢和存儲困難，此外，采用水溶液來合成天然氣水合物時，生成的水合物聚集成塊、流動性差，且具有爬壁現象，不利于反應結束后將水合物產品取出和進行進一步收集與運輸，這也是限制水合法儲氣實現大規模工業化應用的又一個缺陷。與水溶液相比，現有研究報道表明當將氣體與添加了合適阻聚劑的水/油乳液在低溫、高壓下接觸生成水合物后，水合物以顆粒狀分散于油相中，具有較好流動性，分離效果顯著提高，且反應時間明顯縮短。

發明內容

針對現有水合法儲天然氣密度低、水合轉化率不高等關鍵問題，本發明提供一種氣體水合物快速循環生成的裝置及方法，基于本發明裝置及方法可將氣體水合物快速生成、水合物晶體分離過濾運輸以及回收氣、油相、水相再循環利用一系列工藝流程耦合起來，實現氣體水合物的循環、快速生產，解決了目前水合法儲天然氣密度和效率不高、難以實現連續生產這一問題。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種氣體水合物快速循環生成的裝置，包括：

氣體水合物合成器，包含自上而下依次設置且相互密閉隔斷的用于漿液混合的上腔室、用于氣體水合物生成的中腔室及用于盛裝氣體水合物漿液的下腔室，中腔室的頂部設有與上腔室連通且用于將上腔室的漿液噴淋至中腔室的噴淋裝置，下腔室內設有用于將中腔室內生成的氣體水合物漿液引流至下腔室的泄漏管；上腔室還設有磁力攪拌裝置，用于漿液混合攪拌；

供氣系統，與所述中腔室連接，用于向中腔室提供所需氣體；

柴油-乳化劑混合系統，與所述上腔室連接，用于向上腔室提供柴油-乳化劑；

供水系統，與所述上腔室連接，用于向上腔室提供水；

制冷系統，與氣體水合物合成器連接，用于氣體水合物合成器的內部降溫；

固相顆粒分離裝置，與下腔室連通，用于接收下腔室排出的氣體水合物漿液；

氣液分離器，與固相顆粒分離裝置連接，用于接收固相顆粒分離裝置濾除氣體水合物后的含氣液體并分離出含氣液體中的氣體；氣液分離器與所述中腔室連接，用于將分離出的氣體送回中腔室；

油水分離系統，與所述氣液分離器連接，用于接收氣液分離器分離出氣體后的液體并將液體中的油、水分離；油水分離系統與所述柴油-乳化劑混合系統連接，用于將分離出的油送入柴油-乳化劑混合系統；油水分離系統與所述供水系統連接，用于將分離出的水送入供水系統。

進一步提供了上腔室結構，所述上腔室的頂部設有水注入口和柴油-乳化劑混合溶液注入口，柴油-乳化劑混合系統通過柴油-乳化劑混合溶液注入口與上腔室連接，供水系統通過水注入口與上腔室連接；