[发明专利]一种喷淋式水合物连续反应装置

说明书

本发明属于水合物反应设备技术领域，具体涉及一种喷淋式水合物连续反应装置，采用喷淋式水合物反应方式，雾化的小液滴与气体之间具有较大的气液接触面积，能够增强传质，显著提高水合反应速度，反应过程中，借助反应釜内的高压环境与反应釜外的低压环境之间的压力差，将水合物小颗粒源源不断的输送出反应釜，实现水合物的连续化生产，借助压力差输送水合物小颗粒的方式，能够避免传统螺杆挤出输送方式的复杂机械结构和较高能量消耗的问题；其结构简单，原理科学可靠，借助反应釜内的高压环境与反应釜外的低压环境之间的压力差，利用流化节流器的作用，源源不断的从反应釜内向外输送水合物小颗粒、以及可以重复利用的未反应反应液和未反应气体。

技术领域：

本发明属于水合物反应设备技术领域，具体涉及一种喷淋式水合物连续反应装置，实现水合物的连续化生产。

背景技术：

天然气因其优良的特性，近年来在能源供应方面的占比越来越大，因其存在分布地域差异巨大与季节性供需失衡的问题，发展与推广受到了严重限制。尽管压缩天然气、液化天然气技术与长距离输气在天然气的季节调峰和地域调配工作中起到了巨大作用，但是使用CNG与LNG技术储运时的压力、温度条件十分苛刻，长距离输气还要考虑压力增补与管道维修等问题。基于此，研究人员对新的天然气储运技术不断进行探索与开发，在此背景下，天然气水合物储运技术应运而生。

天然气水合物储运技术实现的关键在于天然气水合物的连续生产，天然气水合物的生成需要高压、低温的环境，一般在高压反应釜中进行。然而，高压反应釜中生成的水合物如何源源不断的输送出反应釜，是一项技术难题，目前较受关注的方法是采用螺杆挤出的方式将水合物传输出高压反应釜，其在将水合物传输出高压反应釜的同时，可以进一步将生成的松散的水合物挤压成较致密状态。但是，螺杆挤出的方式往往需要复杂的机械结构。例如，中国专利202011069020.6公开的一种天然气水合物的气体取样装置，由模拟套管、模拟钻杆、电机、减速器、岩屑储集室、液体流量计、水泵、储水槽、气液固三相分离器、流化床干燥器、尼龙收集桶、岩屑收集桶、加气口、空气泵、天然气取样器组成，所述模拟套管位于支架上，内有模拟钻杆，模拟钻杆连接电机、减速器，模拟套管的两端分别设置混合物进口、混合物出口；混合物进口通过管线分别连接岩屑储集室和液体流量计，岩屑储集室由尼龙漏斗、岩屑漏斗、搅拌器组成，液体流量计连接水泵、储水槽；混合物出口通过管线连接气液固三相分离器，气液固三相分离器连接储水槽，气液固三相分离器顶端有气体出口，底端有固体出口，固体出口连接流化床干燥器、尼龙收集桶、岩屑收集桶；所述模拟套管上设置3个加气口，所述加气口连接空气泵；所述模拟套管上安装天然气取样器，天然气取样器入口有弧形挡板、滑轨和可调螺杆，弧形挡板与取样器内壁通过滑轨相连，通过调节可调螺杆，弧形挡板在取样器内壁作上下运动；取样器两端设置固定挡板、可调挡板和可调螺栓，固定挡板、可调挡板位于同一平面，通过可调螺栓的拧紧或旋开，使固定挡板、可调挡板封闭或打开；取样器内有4～8个平行挡板，平行挡板的长度小于取样器内径，交错分布于取样器内壁的两侧；取样器出口依次连接气体流量计、储气罐和计算机监测系统；中国专利201820184826.1公开的一种海底浅层非成岩天然气水合物举升装置，包括压力泵、固控系统、隔水导管、封隔器、双层管、上桥式通道、螺杆马达、下桥式通道、万向轴、螺杆泵、喷嘴、扩口短节、收集口、二次破碎装置、螺旋管、分离器、溢流管、排砂眼、钻头；固控系统与双层管的内管相连，压力泵与双层管的环空相连；双层管的下端联接上桥式通道，上桥式通道的下端联接螺杆马达，螺杆马达的下端联接下桥式通道，下桥式通道的下端联接螺杆泵，螺杆泵的下端联接扩口短节，扩口短节的下端联接二次破碎装置，二次破碎装置下端联接分离器，分离器中的溢流管穿过二次破碎装置中心与扩口短节联接，分离器的沉砂口与钻头中心的排砂眼相通；中国专利202010068241.5公开的一种天然气水合物开采装置，包括位于井筒内的举升机构和固液气分离机构；所述举升机构包括单螺杆泵，所述单螺杆泵的底部入口端设置有前罩；所述固液气分离机构包括同轴设置的位于外部的外筒和位于内部的内筒，所述外筒、内筒的顶部和底部分别设置有顶盖和底座；所述内筒侧壁的中上部设置有若干供固液介质通过的通孔；所述单螺杆泵的顶部出口端与内筒底部连通；所述顶盖上设置有用来驱动内筒旋转的第二驱动机构；所述外筒、内筒之间的环形空间内设置有固液传输管路，所述固液传输管路的一端延伸至外筒底部，所述固液传输管路的另一端向上与位于海上平台上的电泵的入口连接，所述电泵的出口通过出口管与位于海上平台上的固液储存罐连接；所述内筒顶部设置有气相传输管路，所述气相传输管路的一端插入内筒顶部，所述气相传输管路的另一端向上与位于海上平台上的天然气储存罐连接。由于需要实现高压下的密封，电机与螺杆一般采用磁力传动，当水合物反应装置放大之后，磁力传动装置非常笨重，并且，往往需要消耗较高的机械能，增添了额外的能源消耗。因此，研发设计一种喷淋式水合物连续反应装置，解决上述问题，具有良好的应用前景。