[实用新型]一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置

说明书

本实用新型属于水合物制备技术领域，涉及一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置，主体结构包括一号气罐、进料管、螺杆泵吸附釜、固液混合罐、水罐、一级反应釜、二级反应釜、液体收集罐、水合物收集罐、二号气罐、活性炭料斗、螺杆泵转子、缓冲板、搅拌器、绞笼杆、温度传感器、电机、一号送气阀、一号气体流量控制器、一号压力传感器、安全阀、波纹管、球阀、单向阀、恒流泵、总送气阀、二号送气阀、二号气体流量控制器和二号压力传感器，利用螺杆泵吸附斧，吸附天然气，并将具有多孔特性的活性炭作为载体，通过一级反应釜和二级反应釜进行两级反应，实现天然气水合物的高效、快速和连续反应。

技术领域：

本实用新型属于水合物制备技术领域，具体涉及一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置，实现天然气水合物的高效和连续反应，并利用吸附和水合协同作用，大幅增加储气量。

背景技术：

随着石油、煤炭等常规化石能源储量的日渐枯竭，人们纷纷开始大规模地寻求新能源，天然气水合物作为一种新能源，在全球范围内具有丰富的储量，其有机碳含量是其他化石能源有机碳含量总和的2倍，被作为未来非常规替代能源，并受到世界各国的广泛关注。此外，天然气水合物具有较高的储气能力和更为温和的储存条件，使其在天然气储存和运输领域具有较高的应用前景，与压缩天然气、液化天然气以及吸附天然气等储气技术相比，基于天然气水合物的固体气储存技术具有安全可靠、成本低廉等优势。随着国民经济水平的不断提升，能源安全问题日益突出，需要持续推进经济绿色低碳发展战略和能源供给侧结构性改革。

然而，由于天然气水合物生成过程诱导期长、生长缓慢，生成过程中水转化率低，此项技术并未在工业中得到广泛应用。天然气水合物通常首先在气液接触面开始生成，而后向液体或气体中延伸，增大气液接触面积不失为一种有效的促进方法。活性炭作为典型的多孔介质含有大量的微孔，具有巨大的比表面积，从而能大大增加气液接触面积，以活性炭作为载体能够大幅提高水合物成核和生长动力学。此外，活性炭具有很强的吸附性能，选择合适粒径的活性炭，对气体进行预吸附，利用物理吸附和水合物双重机制可以极大地增加天然气储气量。同时活性炭原料易得，成本低廉，适于大规模工业应用：中国专利201910952473.4公开的一种活性炭固载天然气水合物连续反应装置，其特征在于主体结构包括搅拌单元、供液单元、降温单元、一级反应单元、二级反应单元、固液分离单元、水合物收集单元和供气单元；供液单元与搅拌单元连接，搅拌单元与降温单元连接，降温单元与一级反应单元连接，一级反应单元与二级反应单元连接，二级反应单元分别与固液分离单元和水合物收集单元连接，供气单元分别与一级反应单元与二级反应单元连接；中国专利200610150853.9公开的一种天然气水合物在活性炭中的形成方法，在耐压20Mpa的压力储罐内加入活性炭和蒸馏水，蒸馏水与活性炭的质量比为0.8-2.2:1，压力储罐内的压力为3-10Mpa，压力储罐内的温度为-5-25℃，然后向压力储罐内充入天然气形成天然气水合物，天然气中的甲烷纯度大于99％，反应时间为30-200min。因此，研发设计一种基于预吸附气和活性炭的天然气水合物连续反应装置，提高天然气的储气量，实现天然气的高效储存，对于天然气储运和调峰具有重要的意义。

发明内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种吸附与水合协同作用的天然气水合物连续反应装置，利用活性炭多孔的特性将其作为载体，首先进行预吸附气处理，增加储气量，然后通过多级反应，实现天然气水合物的高效、快速、连续反应。