[发明专利]一种基于热电效应的低能耗气体水合物合成装置

摘要

本发明属于水合物应用技术领域，提供了一种基于热电效应的低能耗气体水合物合成装置，包括热电转换系统、水合物合成釜、水合物收集系统、液体循环系统、气体循环系统和控制系统。高压气体与低温液体在水合物合成釜中生成水合物，利用水合物密度小于水的特性，水合物汇聚在液面处自动流出，实现自动收集。过程中，热电转换系统及时吸收水合物生成释放的热量，一方面，避免热量堆积，保证水合物生成所需要的过冷度，进一步提高水合物生成的效率，同时减少合成釜内冷量输入的需求，降低能耗；另一方面，根据Seebeck效应，热电转换系统将水合物生成过程中的热能转换成电能，可以驱动制冷装置，从而减少系统的制冷成本，提高装置的经济性。

主权项

一种基于热电效应的低能耗气体水合物合成装置，其特征在于，包括热电转换系统、水合物合成釜、水合物收集系统、液体循环系统、气体循环系统和控制系统；所述的热电转换系统包括热电模块组(2)和稳压器(4)；所述的热电模块组(2)的热端置于水合物合成釜(1)中，热电模块组(2)的冷端置于液体补充箱(3)中；所述的稳压器(4)与热电模块组(2)的冷端相连，位于液体补充箱(3)外部；水合物生成过程中放出的热量使得热电模块组(2)的热端温度升高，与热电模块组(2)的冷端产生温度差，热电模块组(2)迅速将水合物表面热量吸收并转换成电能，电能经过稳压器(4)驱动制冷装置，热电模块组(2)的冷端开始冷却液体，减少了制冷装置的成本；所述的水合物合成釜(1)由耐高压不锈钢制成，内部形成高压环境；所述的高压气瓶(7)中的气体依次通过进气阀(8)和单向阀b(10)通入水合物合成釜(1)中，由多个均匀分布的喷嘴(9)喷到热电模块组(2)的热电板间隙中，气体与低温液体反应生成水合物；所述的水合物收集系统包括水合物收集箱(16)和传输轨道(15)；所述的水合物合成釜(1)在液面高度处设有水合物产出口，水合物产出口通过倾斜的传输轨道(15)与水合物收集箱(16)相连，由于水合物的密度小于水，生成的水合物汇集到液面上，当液面高度高于水合物产出口底部，水合物自动流入水合物收集箱(16)中；所述的液体循环系统包括液体补充箱(3)、水泵(5)和单向阀a(6)；水合物合成釜(1)内的液面高度由液位传感器(14)控制，当液面高度低于设定值，单向阀a(6)打开，水泵(5)将液体补充箱(3)中液体泵入水合物合成釜(1)中，直到液面重新高于设定值，水泵(5)停止工作，单向阀a(6)关闭；所述的气体循环系统包括进气阀(8)、单向阀b(10)、单向阀c(12)、气体压缩机(11)和高压气瓶(7)；所述的水合物合成釜(1)上方设有气体回收口，通过单向阀c(12)与气体压缩机(11)连接，当水合物合成釜(1)中压力过高时，打开单向阀c(12)，反应剩余气体经过气体压缩机(11)压缩后重新通入水合物合成釜(1)中，实现气体的充分利用；所述的控制系统包括压力传感器(13)、液位传感器(14)和工控机；所述的压力传感器(13)位于水合物合成釜(1)的顶部，用来监测水合物合成釜(1)中的压力；所述的液位传感器(14)位于水合物合成釜(1)的水合物产出口底部；所述的工控机控制装置中所有泵和阀门。