[发明专利]一种磁控水合物反应生成装置

说明书

本发明属于气体水合物制备装置技术领域，涉及一种磁控水合物反应生成装置，主体结构包括反应釜、温度传感器、压力传感器、注气口、注水口、线圈模块、功率放大器、信号发生器和示波器，反应釜外部绕制的线圈模块在调制后的电流激励下生成动态变化的交变磁场，驱动反应釜内水溶液中磁性物质的运动，反应釜内无运动机构，在水合物反应后期固含量升高时，不存在运动机构的卡壳和功耗增大的问题，在水合物法气体储存和运输等领域具有可观的产业价值；其以反应釜外部线圈模块产生的交变磁场和反应釜内微纳磁子之间的相互作用为核心和出发点，将非接触式磁驱动应用于水合物反应水溶液的搅拌，尤其突出作用于反应后期高固含量时水合物间隙内水的搅拌。

技术领域：

本发明属于气体水合物制备装置技术领域，涉及一种磁控水合物反应生成装置，能够在不采用运动部件的情况下对液体进行搅拌实现气体水合物的快速生成。

背景技术：

气体水合物是由水和小分子气体形成的一种笼形结构体，水通过氢键形成水分子网格，气体分子被限制于水分子网格内并支撑起水分子网格，气体分子主要包括甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳以及氢气等。理论上，一单位体积的气体水合物可以储存170倍体积左右的气体分子，且可以在低温常压下长期保存而只有微量分解，同时其分解温和无泄漏爆炸等风险。基于此，气体水合物被广泛研究用于气体的储存和运输领域，但是，受到了气体水合物生成速率慢的制约。

气体水合物的生成属于气-液-固三相反应，即气体分子和水生成固体水合物，反应过程中，气体分子与水分子在界面处生成一层水合物薄膜，气体分子无法透过水合物膜与液相中的水分子有效接触进一步反应。目前，提高水合物反应速率的方法一般包括物理法和化学法两种：物理法主要包括搅拌、喷淋、鼓泡以及喷射等，其主要通过破坏水合物膜以提供不断更新的气液接触面积；化学法主要为添加表面活性剂以及氨基酸等用于降低气液界面的表面张力的化学物质，以便气体分子在较小的阻力条件下通过气液界面。

中国专利202010993801.8公开的一种利用同心双螺旋式水合物连续反应装置的主体结构包括外反应釜、中心反应釜和电机；外反应釜中套设有中心反应釜，中心反应釜由电机驱动；外反应釜的主体结构包括外筒体、外搅拌叶片、压力传感器、温度传感器、出料口和球阀；外筒体内设置有外搅拌叶片，外筒体的上部设置有压力传感器和温度传感器，外筒体的下部开设有出料口，出料口处设置有球阀；中心反应釜的主体结构包括中心筒体、搅拌杆、中心搅拌叶片、通孔、喷液口和进气口；中心筒体的内部中心设置有搅拌杆，搅拌杆上设置有中心搅拌叶片，中心筒体的一端均匀开设有若干个通孔，中心筒体的另一端开设有喷液口和进气口；通孔为水合物颗粒由中心反应釜进入外反应釜的通道，水合物颗粒经外搅拌叶片输送至出料口排出；喷液口用于喷射微液滴；进气口用于喷射气体。

中国专利201920848186.4公开的一种天然气水合物合成反应釜上还设置有压力表、温度计、气体入口、气体出口和液体入口，所述反应釜包括反应室和储存室，所述反应室上部设置有连接口A，所述储存室上部设置有连接口B，所述连接口A的位置高于连接口B的位置且两者通过管道连通；本反应釜还设置有液体循环喷射系统，所述液体循环喷射系统包括依次连接的循环泵、换热器和喷射器，所述循环泵的入口与储存室底部连通，所述喷射器位于反应室内部上端，所述换热器的出口与喷射器顶部连通，所述喷射器的侧面设置有喷射器进气口，所述喷射器进气口位置高于所述连接口A，所述喷射器的出口位于反应室下部。