天然氣水合物合成反應釜制造技術

本實用新型專利技術提供一種天然氣水合物合成反應釜，包括筒體，所述筒體的上下兩側設置有平蓋封頭，所述筒體與上下兩平蓋封頭之間通過筒體法蘭和螺栓將其固定為水合物合成的反應釜釜體；在上平蓋封頭上設置有氣體出口、溫度傳感器、壓力傳感器、進液口；在所述筒體上設置有測阻元件；在下平蓋封頭上設置有液體出口、進氣口。本實用新型專利技術提供的天然氣水合物合成反應釜，由于在釜體上設置了溫度傳感器、壓力傳感器、測阻元件等設備，從而可以根據獲取的溫度、壓力、電阻率等參數來調整天然氣水合物的合成效率。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及機械領域，尤其涉及一種天然氣水合物合成反應釜。
技術介紹
天然氣水合物，是由小分子烴類(主要是CH4)與水分子在低溫和高壓條件下依靠范德華力形成的一種籠型晶體物質。理論上，1m3的天然氣水合物可釋放164m3標準狀態CH4和0.8m3的水。全球天然氣水合物中蘊藏的甲烷量約為(1.8-2.1)x1016m3，相當于全球已發現的煤、石油、天然氣等化石燃料的兩倍多。由于天然氣水合物具備分布廣、儲量大、能量密度高、綠色清潔等特點，被認為極具潛力的第四代新型替代能源。自十八世紀起，多個國家已陸續開展水合物研究并取得一定的成果，我國已經在南海北部的神狐海域和祁連山南緣的永久凍土帶中發現并成功取獲了天然氣水合物實物樣品。水合物技術在能源氣儲運、混合氣分離、溫室氣體捕獲、海水淡化以及蓄冷等領域有著廣泛的應用前景，實現水合物快速合成是水合物商業化應用的前提，目前水合物快速合成的設備合成效率低，有待改善。
技術實現思路
本技術的目的在于解決上述現有技術存在的缺陷，提供一種能夠提高天然氣水合物效率的反應釜。一種天然氣水合物合成反應釜，包括筒體，所述筒體的上下兩側設置有平蓋封頭，所述筒體與上下兩平蓋封頭之間通過筒體法蘭和螺栓將其固定為水合物合成的反應釜釜體；在上平蓋封頭上設置有氣體出口、溫度傳感器、壓力傳感器、進液口；在所述筒體上設置有測阻元件；在下平蓋封頭上設置有液體出口、進氣口。進一步地，如上所述的天然氣水合物合成反應釜，在所述上平蓋封頭上安裝有攪拌器，所述攪拌器置于反應釜釜體內。進一步地，如上所述的天然氣水合物合成反應釜，在所述進液口的端部安裝有噴嘴。進一步地，如上所述的天然氣水合物合成反應釜，所述測阻元件安裝有4個，分別兩兩對稱呈十字交叉狀分布。進一步地，如上所述的天然氣水合物合成反應釜，在反應釜釜體內安裝有鼓泡器，所述鼓泡器與進氣口連通。本技術提供的天然氣水合物合成反應釜，由于在釜體上設置了溫度傳感器、壓力傳感器、測阻元件等設備，從而可以根據獲取的溫度、壓力、電阻率等參數來調整天然氣水合物的合成效率。附圖說明圖1為本技術水合物合成反應釜結構示意圖；附圖標記：1-氣體出口；2-溫度傳感器3-壓力傳感器；4-進液口；5-噴嘴；6-攪拌器；7-筒體法蘭；8-測阻元件；9-螺栓；10-鼓泡器；11-液體出口；12-平蓋封頭；13-進氣口；14-筒體。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面本技術中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術保護的范圍。圖1為本技術水合物合成反應釜結構示意圖，如圖1所示，本技術提供的天然氣水合物合成反應釜，包括筒體14，所述筒體14的上下兩側設置有平蓋封頭12，所述筒體14與上下兩平蓋封頭12之間通過筒體法蘭7和螺栓9將其固定為水合物合成的反應釜釜體；在上平蓋封頭12上設置有氣體出口1、溫度傳感器2、壓力傳感器3、進液口4；在所述筒體14上設置有測阻元件8；在下平蓋封頭12上設置有液體出口11、進氣口13。本技術提供的天然氣水合物合成反應釜，由于在釜體上設置了溫度傳感器、壓力傳感器、測阻元件等設備，從而可以根據獲取的溫度、壓力、電阻率等參數來調整天然氣水合物的合成效率。優選地，為了進一步提高天然氣水合物的合成效率，本技術在所述上平蓋封頭12上安裝有攪拌器6，所述攪拌器6置于反應釜釜體內，通過攪拌器6來加速天然氣水合物的合成。優選地，為了進一步提高天然氣水合物的合成效率，本技術在所述進液口4的端部安裝有噴嘴5，通過將反應液霧化來增大天然氣與液體的反應面積，從而提高天然氣水合物的合成效率。優選地，為了進一步精確掌握天然氣水合物的合成狀態，本技術在所述測阻元件8安裝有4個，分別兩兩對稱呈十字交叉狀分布。優選地，為了進一步提高天然氣水合物的合成效率，本技術在反應釜釜體內安裝有鼓泡器10，所述鼓泡器10與進氣口13連通，通過將進入釜體內的氣體鼓泡的方式來增大氣體與液體的反應面積，從而提高天然氣水合物的合成效率。反應釜是水合物合成系統的核心設備，為立式三類壓力容器，主要由平蓋、設備法蘭、出水口法蘭、筒體、封頭、進水口、進氣口、底板、攪拌機構，噴淋機構，鼓泡機構、測量元件等部件組成，反應釜內溫度通過制冷機組進行控制，釜體四周布置點電阻測量傳感器，釜底內部還設均勻發泡器，噴霧裝置，攪拌裝置強化氣水混合過程。反應釜設計參數如下：設計壓力：12MPa設計溫度：-15～40℃釜體尺寸：Φ150×300(mm)腔體總容積：5.3L高徑比：1.5～2.5最高工作壓力：10MPa工作溫度：0℃～30℃水壓實驗壓力：15MPa工作介質：水和天然氣、化學試劑等主體材質：0Cr18Ni10Ti或采用合金鋼加不銹鋼316材質防腐層設計壽命：30年釜體采用304奧氏體不銹鋼，設計壓力為12Mpa，釜內為高壓氣液兩相介質，設計過程采用常規的壓力容器設計方法，符合GB150-98《鋼制壓力容器》技術法規，設計主要內容包括釜體設計，法蘭設計，密封設計，強度校核及水壓試驗。通過對天然氣水合物在熱力學方面進行的研究，發現低溫、高壓是維持天然氣水合物的必要條件。水合反應釜的設計滿足天然氣水合物生成過程中的實驗要求，本技術的反應釜能耗低，結構簡單，設計緊湊，易于安裝，且操作維修方便，使氣液在釜內接觸，在一定的壓力溫度下結晶固化，為天然氣水合物快速合成提供了實驗條件。本技術主容器Q345R鋼板按照GB713-2014《鍋爐和壓力容器用鋼板》正火狀態供貨、檢驗和驗收，且應進行超聲檢測，合格級別不低于JB/T4730.3-2005標準的Ⅱ級；平蓋卡箍采用16Mn鍛件應符合NB/T47008-2010《承壓設備用碳素鋼和合金鋼鍛件》的要求，Ⅲ級合格，根據高壓合成釜結構、甲烷氣體的氣密性以及實驗功能要求，高壓合成釜密封選用自緊式密封結構。自緊式密封有雙錐環密封、伍德密封、C形環密封、O形環密封、三角墊密封、O型圈密封等。本技術高壓合成釜選用氟膠“O”形圈，制造費用低且使用方便，耐化學介質及二氧化碳氣體、抗擠出、抗氣爆。釜體與釜蓋之間設有2道氟膠“O”形圈，密封圈截面直徑為18mm，密封凹槽深15mm、寬20mm，分別在徑向和軸向安裝，密封結構簡單、密封效果好，對正后靠釜蓋自重即可裝入。由于高壓合成釜內腔表面，會與釜內的介質產生接觸(海水、甲烷、化學劑等，具有腐蝕性)，故需要對其進行防腐處理，以保證高壓合成釜的使用性能和使用壽命。合成釜內腔表面、封頭內表面及與介質接觸的孔等潤濕部位，采用特殊工藝熱熔蒙乃爾400合金防腐層。蒙乃爾400合金的組織為高強度的單相固溶體，它是一種用量最大、用途最廣、綜合性能極佳的耐蝕合金。此合金在氫氟酸和氟氣介質中具有優異的耐蝕性，對熱濃堿液也有優良的耐蝕性。同時還耐中性溶液。反應釜設計要求：釜體設計內徑為150mm，壁厚為8mm，平蓋設計厚度為48mm，水壓實驗壓力為15Mpa，反應釜采用可拆的連接結構形式，法蘭強度及剛度校核滿足實驗要求。最后應說明的是本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種天然氣水合物合成反應釜，其特征在于，包括筒體(14)，所述筒體(14)的上下兩側設置有平蓋封頭(12)，所述筒體(14)與上下兩平蓋封頭(12)之間通過筒體法蘭(7)和螺栓(9)將其固定為水合物合成的反應釜釜體；在上平蓋封頭(12)上設置有氣體出口(1)、溫度傳感器(2)、壓力傳感器(3)、進液口(4)；在所述筒體(14)上設置有測阻元件(8)；在下平蓋封頭(12)上設置有液體出口(11)、進氣口(13)；在所述上平蓋封頭(12)上安裝有攪拌器(6)，所述攪拌器(6)置于反應釜釜體內。

【技術特征摘要】
1.一種天然氣水合物合成反應釜，其特征在于，包括筒體(14)，所述筒體(14)的上下兩側設置有平蓋封頭(12)，所述筒體(14)與上下兩平蓋封頭(12)之間通過筒體法蘭(7)和螺栓(9)將其固定為水合物合成的反應釜釜體；在上平蓋封頭(12)上設置有氣體出口(1)、溫度傳感器(2)、壓力傳感器(3)、進液口(4)；在所述筒體(14)上設置有測阻元件(8)；在下平蓋封頭(12)上設置有液體出口(11)、進氣口(13)；在所述上平...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉艷軍，李寶羅，袁嬌，王愷釗，曾浩鵬，黃志強，周守為，李清平，潘田佳，
申請(專利權)人：西南石油大學，
類型：新型
國別省市：四川;51