【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水合物法分离气体，特别涉及一种混合装置及应用该装置的水合物法连续气体分离系统。
技术介绍
1、气体水合物是气体和水在高压低温下形成的类冰状的结晶化合物。由于不同气体形成水合物的温度、压力不同，这就使水合物法分离气体的技术成为可能。当两种混合气a、b生成水合物时，由于a、b气体生成水合物的条件不同，易生成水合物的组分a会生成水合物浆液，不易生成水合物的组分b在气相中富集，然后将水合物浆液分解得到气体a，从而实现气体的分离。
2、例如，中国专利申请cn110229043a(ipc：c07c)公开了一种水合物法的ch4/co2分离装置及方法，该装置包括气源、水源以及若干级分离机构，气源和水源均与若干级分离机构中第一级分离机构相连接；各级分离机构中的水合反应器的反应温度均高于283k。该方案通过设置多级分离机构，并且各分离机构的水合反应器中的反应温度均高于283k，这样在实现ch4/co2的分离的同时可以得到固体的ch4水合物与液体的co2，该方案可简化工艺流程，减少了设备投入。但该方案采用多级分离的方式，能耗较大，多级分离的后端很难保证气体分离的效果。
3、虽然类似前述现有的基于水合物的气体分离技术已广泛研究，但大多都是基于实验室规模的小型设备进行的，并没有工业化。主要原因在于：首先，多数研究是采用多级分离方法进行的，需要较大压力，这是因为分离过程中除去压力损失外还要保证每一级的压力高于水合物生成的压力，从而实现气体分离，这种方法增加了能耗。其次，分离过程中随着分离气体浓度的减少，分离条件变得困难
4、因此，亟需一种混合装置及应用该装置的水合物法连续气体分离系统，降低能耗的同时，增加气液传质，提高水合物的生成速率；同时可有效解决水合物法气体分离过程中的连续性问题。
5、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种混合装置及应用该装置的水合物法连续气体分离系统，通过预混合形成高密度气泡水以及涡流混合，在降低能耗的同时，可有效增加气液传质，提高水合物的生成速率。
2、本专利技术的另一目的在于，可有效解决水合物法气体分离过程中的连续性问题。
3、为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种混合装置，应用于水合物法连续气体分离的工艺中，包括：预混合单元，其整体竖直设置且具有预混合腔，用于接收预设的低温高压混合气，以及，作为液相的经冷却的循环水和水合促进剂；进气口和进液口在预混合腔的顶部设置，混合气和液相呈喷射状进入并预混合后，在预混合腔底部形成气泡化液相；涡流混合单元，其整体呈水平设置且设有混合腔；混合腔的左、右两侧设有对向设置的缩径状气相入口，用于喷射混合气以及气泡化液相并在气相入口周围产生负压进而形成涡流，并完成水合反应。
4、进一步，上述技术方案中，气泡化液相可通过设置在所述预混合腔底部的气泡发生器产生。
5、进一步，上述技术方案中，预混合腔底部可设有喷射段，所述液相通过该喷射段进入气泡发生器。
6、进一步，上述技术方案中，气泡发生器可以设计为尺径渐变结构且出口直径小于2mm。
7、进一步，上述技术方案中，预混合腔的进气口和进液口可垂直设置。
8、进一步，上述技术方案中，混合腔可以为中间直径大、两端直径小的非对称锥体结构，对向设置的缩径状气相入口在水平方向上相互错开设置。
9、进一步，上述技术方案中，缩径状气相入口可通过与混合腔密封连接的缩径管形成。
10、进一步，上述技术方案中，两个缩径管的内径比例可以设计为2-3:1。
11、进一步，上述技术方案中，预混合单元的数量可以为两个且分别布设在涡流混合单元的两侧，来自两个预混合单元的混合气以及气泡化液相分别从对向设置的缩径状气相入口进入涡流混合单元。
12、根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种水合物法连续气体分离系统，包括前述的混合装置，还包括：进气单元，其通过高压气瓶供气，混合气经冷却后通过并联管路分别进入所述混合装置中的两个预混合单元；进液单元，其将冷却后的循环水与水合促进剂进行混合后分别泵送至预混合单元和涡流混合单元中；气液分离单元，其接收来自涡流混合单元的气体b和含有气体a成分的水合物浆液并进行气液分离；气液分离后的水合物浆液经水合物分解为气体a和水，分解后的水作为所述循环水注入所述进液单元。
13、进一步，上述技术方案中，进气单元可包括：增压子单元，其并联在进气管路中，根据形成水合物的压力需要调整混合气的气压；背压子单元，其在进气管路中的混合气压力超过报警值时进行泄压。
14、进一步，上述技术方案中，气液分离单元可包括：气液分离器，其接收来自涡流混合单元的气体b和水合物浆液并将气体b分离出来回收；水合物分解子单元，其接收来自气液分离器的水合物浆液并对水合物进行加热降压，化解为气体a和水；气体a分离出来进行压缩回收。
15、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
16、1)本专利技术采用连续分离工艺，实现了气体的连续、循环分离；降低能耗的同时，有效的解决了传统气液混合器气液传质弱，气液混合不充分，水合物生成速度慢，分离效果不明显的问题；
17、2)本专利技术采用梯度混合的方式，在气体与液体充分混合前，通过气液预混合单元对气体、循环水与水合物促进剂进行预混合，形成部分水合物并产生大量高密度气泡水，使其充分气泡化，可为后续充分混合创造更为有利的条件，增加了气液的接触面积，提高了混合效率，加快了水合物的生成；弥补了水合物对低浓度气体分离效果不明显，并且过分依赖低温、高压才能实现彻底分离的不足；
18、3)本专利技术的混合气以及气泡化的液相通过缩径管进入涡流混合单元，产生压力降，在周围形成负压，带动周围的气体向负压区域流动，形成涡流，从而可极大地强化相间传递；并且不同的缩径管产生的涡流会相互作用，产生二次流，使混合腔内的湍动得以增强，实现了多层次的分层混合，使气液混合更充分，更易生成水合物；
19、4)本专利技术的涡流混合单元的混合腔采用非对称锥体结构以及对向设置的不同尺径的缩径管设计，可进一步增强腔内的湍动，增加气液传质，显著提高混合效率；
20、5)本专利技术通过气体回收实现了有害或温室气体的零排放；分解液可重复使用，提高了分离效率的同时，节约了资源。
21、上述说明仅为本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本专利技术的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本专利技术的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
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1.一种混合装置，其特征在于，应用于水合物法连续气体分离的工艺中，包括：
2.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述气泡化液相通过设置在所述预混合腔底部的气泡发生器产生。
3.根据权利要求2所述的混合装置，其特征在于，所述预混合腔底部设有喷射段，所述液相通过该喷射段进入所述气泡发生器。
4.根据权利要求3所述的混合装置，其特征在于，所述气泡发生器为尺径渐变结构且出口直径小于2mm。
5.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述预混合腔的进气口和进液口垂直设置。
6.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述混合腔为中间直径大、两端直径小的非对称锥体结构，所述对向设置的缩径状气相入口在水平方向上相互错开设置。
7.根据权利要求6所述的混合装置，其特征在于，所述缩径状气相入口通过与所述混合腔密封连接的缩径管形成。
8.根据权利要求7所述的混合装置，其特征在于，两个所述缩径管的内径比例为2-3:1。
9.根据权利要求6所述的混合装置，其特征在于，所述预混合单元的数量为两个且
10.一种水合物法连续气体分离系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的混合装置，还包括：
11.根据权利要求10所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述进气单元包括：
12.根据权利要求10所述的水合物法连续气体分离系统，其特征在于，所述气液分离单元包括：
...【技术特征摘要】
1.一种混合装置，其特征在于，应用于水合物法连续气体分离的工艺中，包括：
2.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述气泡化液相通过设置在所述预混合腔底部的气泡发生器产生。
3.根据权利要求2所述的混合装置，其特征在于，所述预混合腔底部设有喷射段，所述液相通过该喷射段进入所述气泡发生器。
4.根据权利要求3所述的混合装置，其特征在于，所述气泡发生器为尺径渐变结构且出口直径小于2mm。
5.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述预混合腔的进气口和进液口垂直设置。
6.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述混合腔为中间直径大、两端直径小的非对称锥体结构，所述对向设置的缩径状气相入口在水平方向上相互错开设置。
7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁凯，薛倩，李遵照，王佩弦，刘名瑞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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