[发明专利]用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置

说明书

本发明涉及一种用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置，其中反应釜内的釜底中心设置转轴；电机通过磁力搅拌器带动电机轴旋转，电机轴穿过所述釜底连接转轴；反应釜上盖中心连接注液管路，注液管路至少伸入到反应釜轴向的中间位置；转子与转轴连接，转子中心设置液体分布器；二级分散筒开口向上并且筒底与转子连接；二级固定筒的开口向下并且筒底与注液管路连接；二级固定筒的双层固定筒壁与二级分散筒双层分散筒壁沿径向相间隔设置。本发明通过转子的转动，带动液体向外飞溅，有效的增大了与通入的瓦斯气体的接触面积，能提高水合反应过程瓦斯混合气‑水溶液两相间物质传递效率，并大幅提高水合物中瓦斯含量，从而生成高密度固态瓦斯水合物。

技术领域

本发明涉及瓦斯水合分离技术领域，尤其涉及一种用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置。

背景技术

煤矿瓦斯作为一种煤炭伴生物，资源十分丰富，若将其排放到大气中，既浪费资源又会污染环境。而采用管道储运煤矿瓦斯，不仅仅成本高还易造成管道堵塞。

采用水合分离法进行煤矿瓦斯的水合分离，可实现常压条件下的远距离输送和储存，具有经济、安全有效等优点。瓦斯水合物的合成过程包括瓦斯气体溶解于水、晶核形成及水合物生长。在现有条件下，瓦斯水合物合成过程中存在水合物诱导时间长、水合物覆盖气液界面导致有效传质减少、生长速度缓慢及生成的水合物储气密度低等问题。因此，需要利用水合物快速生长技术克服液体表面张力、增大瓦斯混合气-水溶液接触面积及提高传质速率，以缩短瓦斯水合物生成时间，提高瓦斯水合物中瓦斯含量，从而促进煤矿瓦斯的快速分离。

现有促进水合物快速生长的辅助手段包括搅拌、喷雾、鼓泡、利用离心力作用等机械方式，这些技术手段通过促进液体分散、增大气液接触面来加速瓦斯水合物的生成，从而加速煤矿瓦斯分离。其中搅拌法在水合物生成后期浆体黏度不断增大，影响机械搅拌效率；喷雾法在喷射时易在喷嘴周围形成水合物堵塞喷射孔，中断反应；鼓泡法由于使用的孔板孔径较小，气体以悬浮气泡的形式不断注入，易在孔板表面生成水合物影响进气；而利用离心力的不锈钢多孔波纹板式或片式离心轴装置在高速旋转过程中会带动气体形成涡流，机械做功放热，使实验温度不断升高；而采用制冷系统进行控温的过程较为缓慢，散热不及时会抑制水合物的合成。因此，上述方法均不能获得相对饱和的瓦斯水合物。

因此，针对以上不足，需要提供一种瓦斯水合物生成装置，使其能够在扩大气液接触面积的基础上，又不会对温度产生大的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有采用离心方式增大瓦斯水合物生成过程中气液接触面积的方法，会造成实验温度明显升高的缺陷，提供一种用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置，包括：

反应釜、电机、磁力搅拌器、转轴、转子、液体分布器、二级分散筒和二级固定筒，

反应釜内的釜底中心设置转轴；电机通过磁力搅拌器带动电机轴旋转，电机轴穿过所述釜底连接转轴；反应釜上盖中心连接注液管路，注液管路至少伸入到反应釜轴向的中间位置；

转子与转轴连接，转子中心设置液体分布器，液体分布器与注液管路底端面之间有间隙；

二级分散筒开口向上并且筒底与转子连接；二级固定筒的开口向下并且筒底与注液管路连接；二级固定筒的双层固定筒壁与二级分散筒双层分散筒壁沿径向相间隔设置，并且二级分散筒的分散外筒处于径向的最外层；

二级固定筒的双层固定筒壁上均具有均匀分布的通孔；二级分散筒的双层分散筒壁均由均匀分散布置的多个栅板形成；其中外层分散筒的筒壁相邻栅板间距离小于内层分散筒的筒壁相邻栅板间距离。

在根据本发明所述的用于瓦斯水合分离的梯级旋转剪切装置中，所述外层分散筒的相邻栅板间距离为0.15mm,内层分散筒的相邻栅板间距离为0.2mm；