用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置，其中反應釜內的釜底中心設置轉軸；電機通過磁力攪拌器帶動電機軸旋轉，電機軸穿過所述釜底連接轉軸；反應釜上蓋中心連接注液管路，注液管路至少伸入到反應釜軸向的中間位置；轉子與轉軸連接，轉子中心設置液體分布器；二級分散筒開口向上并且筒底與轉子連接；二級固定筒的開口向下并且筒底與注液管路連接；二級固定筒的雙層固定筒壁與二級分散筒雙層分散筒壁沿徑向相間隔設置。本發明專利技術通過轉子的轉動，帶動液體向外飛濺，有效的增大了與通入的瓦斯氣體的接觸面積，能提高水合反應過程瓦斯混合氣?水溶液兩相間物質傳遞效率，并大幅提高水合物中瓦斯含量，從而生成高密度固態瓦斯水合物。

Stepped rotary shearing device for gas hydration separation

The invention relates to a cascade rotary shearing device for gas hydration separation, in which a rotating shaft is arranged at the bottom center of the reactor; the motor is driven by a magnetic stirrer to rotate the motor shaft, and the motor shaft is connected to the rotating shaft through the bottom of the reactor; the upper cover of the reactor is connected with the injection pipeline, which extends at least to the middle position of the reactor axis; the rotor is connected with the rotating shaft, and the rotor is connected with the rotating shaft. A liquid distributor is arranged in the center; the opening of the second-stage dispersing cylinder is upward and the bottom of the cylinder is connected with the rotor; the opening of the second-stage fixing cylinder is downward and the bottom of the cylinder is connected with the injection pipeline; the double-layer fixed cylinder wall of the second-stage fixing cylinder and the double-layer dispersing cylinder wall of the second-stage dispersing cylinder are arranged at radial phase intervals. By rotating the rotor, the liquid splashes outward, effectively enlarging the contact area with the incoming gas, improving the material transfer efficiency between gas mixture and water solution in the hydration reaction process, and greatly increasing the gas content in the hydrate, thereby generating high density solid gas hydrate.

【技術實現步驟摘要】
用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置
本專利技術涉及瓦斯水合分離
，尤其涉及一種用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置。
技術介紹
煤礦瓦斯作為一種煤炭伴生物，資源十分豐富，若將其排放到大氣中，既浪費資源又會污染環境。而采用管道儲運煤礦瓦斯，不僅僅成本高還易造成管道堵塞。采用水合分離法進行煤礦瓦斯的水合分離，可實現常壓條件下的遠距離輸送和儲存，具有經濟、安全有效等優點。瓦斯水合物的合成過程包括瓦斯氣體溶解于水、晶核形成及水合物生長。在現有條件下，瓦斯水合物合成過程中存在水合物誘導時間長、水合物覆蓋氣液界面導致有效傳質減少、生長速度緩慢及生成的水合物儲氣密度低等問題。因此，需要利用水合物快速生長技術克服液體表面張力、增大瓦斯混合氣-水溶液接觸面積及提高傳質速率，以縮短瓦斯水合物生成時間，提高瓦斯水合物中瓦斯含量，從而促進煤礦瓦斯的快速分離。現有促進水合物快速生長的輔助手段包括攪拌、噴霧、鼓泡、利用離心力作用等機械方式，這些技術手段通過促進液體分散、增大氣液接觸面來加速瓦斯水合物的生成，從而加速煤礦瓦斯分離。其中攪拌法在水合物生成后期漿體黏度不斷增大，影響機械攪拌效率；噴霧法在噴射時易在噴嘴周圍形成水合物堵塞噴射孔，中斷反應；鼓泡法由于使用的孔板孔徑較小，氣體以懸浮氣泡的形式不斷注入，易在孔板表面生成水合物影響進氣；而利用離心力的不銹鋼多孔波紋板式或片式離心軸裝置在高速旋轉過程中會帶動氣體形成渦流，機械做功放熱，使實驗溫度不斷升高；而采用制冷系統進行控溫的過程較為緩慢，散熱不及時會抑制水合物的合成。因此，上述方法均不能獲得相對飽和的瓦斯水合物。因此，針對以上不足，需要提供一種瓦斯水合物生成裝置，使其能夠在擴大氣液接觸面積的基礎上，又不會對溫度產生大的影響。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于，針對現有采用離心方式增大瓦斯水合物生成過程中氣液接觸面積的方法，會造成實驗溫度明顯升高的缺陷，提供一種用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置。為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置，包括：反應釜、電機、磁力攪拌器、轉軸、轉子、液體分布器、二級分散筒和二級固定筒，反應釜內的釜底中心設置轉軸；電機通過磁力攪拌器帶動電機軸旋轉，電機軸穿過所述釜底連接轉軸；反應釜上蓋中心連接注液管路，注液管路至少伸入到反應釜軸向的中間位置；轉子與轉軸連接，轉子中心設置液體分布器，液體分布器與注液管路底端面之間有間隙；二級分散筒開口向上并且筒底與轉子連接；二級固定筒的開口向下并且筒底與注液管路連接；二級固定筒的雙層固定筒壁與二級分散筒雙層分散筒壁沿徑向相間隔設置，并且二級分散筒的分散外筒處于徑向的最外層；二級固定筒的雙層固定筒壁上均具有均勻分布的通孔；二級分散筒的雙層分散筒壁均由均勻分散布置的多個柵板形成；其中外層分散筒的筒壁相鄰柵板間距離小于內層分散筒的筒壁相鄰柵板間距離。在根據本專利技術所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置中，所述外層分散筒的相鄰柵板間距離為0.15mm,內層分散筒的相鄰柵板間距離為0.2mm；二級固定筒和二級分散筒的相鄰筒壁均距離5mm。在根據本專利技術所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置中，所述內層分散筒的直徑為90mm，外層分散筒的直徑為130mm。在根據本專利技術所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置中，所述剪切裝置還包括水箱、平流泵、進水閥、進水單向閥和注液壓力傳感器，水箱的出水口通過管路與平流泵的入口連通，平流泵的出口通過中間管路與注液管路連通，所述中間管路的入口側設置進水閥，出口側設置進水單向閥；所述中間管路上設置注液壓力傳感器。在根據本專利技術所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置中，所述剪切裝置還包括出水閥和回壓器，所述反應釜靠近釜底的側壁上設置出水口，所述出水口通過回收管路連通水箱，回收管路的進水側設置出水閥，回收管路的出水側設置回壓器。在根據本專利技術所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置中，所述反應釜內設置卸壓管路，所述卸壓管路穿過反應釜上蓋，反應釜上蓋以外的卸壓管路上設置安全閥。在根據本專利技術所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置中，所述裝置還包括氣源、調壓閥、氣體質量流量控制器和進氣單向閥，氣源通過輸氣管路與反應釜連通，所述輸氣管路上由氣源側開始，依次設置調壓閥、氣體質量流量控制器和進氣單向閥。在根據本專利技術所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置中，所述裝置還包括集氣罐，所述注液管路上設置出氣口，出氣口通過氣體回收管路連通集氣罐；所述氣體回收管路的進氣端依次設置溫度傳感器及釜內壓力傳感器。在根據本專利技術所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置中，所述裝置還包括工控機，工控機用于對溫度傳感器及釜內壓力傳感器進行校準，并采集相應監測數據。在根據本專利技術所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置中，所述裝置還包括恒溫箱，所述恒溫箱和反應釜設置在密閉的空間內，恒溫箱以空氣浴的形式為反應釜提供溫度環境。實施本專利技術的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置，具有以下有益效果：本專利技術中設置了二級分散筒，二級分散筒通過轉子帶動進行旋轉；注入反應釜的液體首先會經液體分布器進行分散，隨著轉子的轉動，液體會經二級分散筒和二級固定筒向外側飛濺，有效的增大了與通入的瓦斯氣體的接觸面積，能提高水合反應過程瓦斯混合氣-水溶液兩相間物質傳遞效率，并大幅提高水合物中瓦斯含量，從而生成高密度固態瓦斯水合物。經實驗驗證，本專利技術與現有水合物生成裝置相比較，水合反應過程瓦斯混合氣-水溶液兩相間物質傳遞效率可提高1～2個數量級。本專利技術裝置中轉子的旋轉通過磁力攪拌器的動力帶動，液體由于轉子離心力的作用向外飛濺，可有效避免由于攪拌造成的液體溫度升高，因此本專利技術裝置的使用對實驗溫度影響較小，幾乎不影響瓦斯水合物的生長過程。附圖說明圖1為根據本專利技術的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置的示例性結構圖；圖2為所述二級分散筒部分結構的示例性示意圖；圖3為二級分散筒設置柵板的示例性結構示意圖；圖4為二級分散筒旋轉過程中，液滴飛濺的示例性示意圖。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例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專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。具體實施方式、本專利技術提供了一種用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置，結合圖1、圖2及圖3所示，包括：反應釜1、電機2、磁力攪拌器3、轉軸4、轉子5、液體分布器6、二級分散筒7和二級固定筒8，反應釜1可以固定在支架上，反應釜1內的釜底中心設置轉軸4；電機2通過磁力攪拌器3帶動電機軸2-1旋轉，電機軸2-1穿過所述釜底連接轉軸4；反應釜1上蓋中心連接注液管路1-1，注液管路1-1至少伸入到反應釜1軸向的中間位置；轉子5與轉軸4連接，轉子5中心設置液體分布器6，液體分布器6與注液管路1-1底端面之間有間隙；二級分散筒7開口向上并且筒底與轉子5連接；二級固定筒8的開口向下并且筒底與注液管路1-1連接；二級固定筒8的雙層固定筒壁與二級分散筒7雙層分散筒壁沿徑向相間隔設置，并且二級分散筒7的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置，其特征在于包括：反應釜(1)、電機(2)、磁力攪拌器(3)、轉軸(4)、轉子(5)、液體分布器(6)、二級分散筒(7)和二級固定筒(8)，反應釜(1)內的釜底中心設置轉軸(4)；電機(2)通過磁力攪拌器(3)帶動電機軸(2?1)旋轉，電機軸(2?1)穿過所述釜底連接轉軸(4)；反應釜(1)上蓋中心連接注液管路(1?1)，注液管路(1?1)至少伸入到反應釜(1)軸向的中間位置；轉子(5)與轉軸(4)連接，轉子(5)中心設置液體分布器(6)，液體分布器(6)與注液管路(1?1)底端面之間有間隙；二級分散筒(7)開口向上并且筒底與轉子(5)連接；二級固定筒(8)的開口向下并且筒底與注液管路(1?1)連接；二級固定筒(8)的雙層固定筒壁與二級分散筒(7)雙層分散筒壁沿徑向相間隔設置，并且二級分散筒(7)的分散外筒處于徑向的最外層；二級固定筒(8)的雙層固定筒壁上均具有均勻分布的通孔；二級分散筒(7)的雙層分散筒壁均由均勻分散布置的多個柵板(7?3)形成；其中外層分散筒(7?2)的筒壁相鄰柵板間距離小于內層分散筒(7?1)的筒壁相鄰柵板間距離。

【技術特征摘要】
2018.11.13 CN 20181134643181.一種用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置，其特征在于包括：反應釜(1)、電機(2)、磁力攪拌器(3)、轉軸(4)、轉子(5)、液體分布器(6)、二級分散筒(7)和二級固定筒(8)，反應釜(1)內的釜底中心設置轉軸(4)；電機(2)通過磁力攪拌器(3)帶動電機軸(2-1)旋轉，電機軸(2-1)穿過所述釜底連接轉軸(4)；反應釜(1)上蓋中心連接注液管路(1-1)，注液管路(1-1)至少伸入到反應釜(1)軸向的中間位置；轉子(5)與轉軸(4)連接，轉子(5)中心設置液體分布器(6)，液體分布器(6)與注液管路(1-1)底端面之間有間隙；二級分散筒(7)開口向上并且筒底與轉子(5)連接；二級固定筒(8)的開口向下并且筒底與注液管路(1-1)連接；二級固定筒(8)的雙層固定筒壁與二級分散筒(7)雙層分散筒壁沿徑向相間隔設置，并且二級分散筒(7)的分散外筒處于徑向的最外層；二級固定筒(8)的雙層固定筒壁上均具有均勻分布的通孔；二級分散筒(7)的雙層分散筒壁均由均勻分散布置的多個柵板(7-3)形成；其中外層分散筒(7-2)的筒壁相鄰柵板間距離小于內層分散筒(7-1)的筒壁相鄰柵板間距離。2.根據權利要求1所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置，其特征在于：所述外層分散筒(7-2)的相鄰柵板間距離為0.15mm,內層分散筒(7-1)的相鄰柵板間距離為0.2mm；二級固定筒(8)和二級分散筒(6)的相鄰筒壁均距離5mm。3.根據權利要求2所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置，其特征在于：所述內層分散筒(7-1)的直徑為90mm，外層分散筒(7-2)的直徑為130mm。4.根據權利要求1、2或3所述的用于瓦斯水合分離的梯級旋轉剪切裝置，其特征在于：所述剪切裝置還包括水箱(9)、平流泵(10)、進水閥(11)、進水單向閥(12)和注液壓力傳感器(13)，水箱(9)的出水口通...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳強，公艷茹，張保勇，劉傳海，張強，吳瓊，
申請(專利權)人：黑龍江科技大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江,23