【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水合物制备，特别涉及一种水合物反应器及应用该反应器的系统。
技术介绍
1、水合物是一种笼形晶体包络物，水分子借氢键结合形成笼形结晶，气体分子被包围在晶格之中。二氧化碳水合物是水和二氧化碳在较低温度、较高压力的条件下形成的一种特殊的包络化合物，每立方米的二氧化碳水合物可储存160～180立方米的二氧化碳气体。天然气水合物是甲烷分子被水分子包裹后形成的一种冰状物，亦称可燃冰，在0℃时，只需30个大气压即可生成。在标准状况下，一单位体积的天然气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体，因而是一种重要的潜在未来资源。
2、水合物的应用领域广，但反应条件需要低温和高压。因此克服水合物生成缓慢，提高其生成速率是水合物技术成功应用的关键之所在。目前实验室最常见的促进水合物快速生成的方法可分为物理方法和化学方法，在各种气体水合物生成过程中，物理强化方法是占主导作用的促进方法，而喷雾是物理强化方法中可靠性高，可控性强，效果好，同时能耗少的一种方法。但是喷雾方法最大的缺点是液滴在下落过程中表面生成水合物层，生成热聚集在液滴内部，抑制水合物进一步生成。现有技术中常采用的水合物反应器在气液混合后形成喷雾，在喷嘴对面放置一块金属平板用于将生成热传达扩散，但从实验结果看，这种方法的冷却效果不明显，而且液体迅速从挡板上滴落，使得气液接触时间短，生成水合物速度缓慢。
3、中国专利申请cn104445197a公开了一种二氧化碳水合物制备装置，包括反应单元、液体循环单元、进气单元、破裂单元以及换热单元组成，液体循环单元分别
4、因此，亟需一种水合物反应器及应用该反应器的系统，从而克服现有技术中气液接触时间短、水合物生成热传导慢的问题。
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水合物反应器及应用该反应器的系统，通过在反应器内设置蜂窝组件，可有效增加气液的接触时间，更有利于水合物生成热的快速传导，从而提高水合物的生成效率。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种水合物的反应系统，在水合反应一段时间后，可实现换热线路和冲洗线路的切换，通过水合物反应器底部排出的液体对反应器内的蜂窝组件进行冲洗。
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水合物反应器，包括：筒体，其为立式压力容器结构，筒体下部设有气液混合进料口，筒体上部设有水合物排出口，筒体底部设有排液口；蜂窝组件，其设置在筒体中部，该蜂窝组件包括壁面倾斜设置的多个六面蜂窝孔道，气液混合物通过蜂窝孔道且生成水合物的过程中，蜂窝孔道的倾斜壁面将水合热传导并发散。
4、进一步，上述技术方案中，蜂窝组件可包括自下而上间隔设置的多级蜂窝板，每级蜂窝板上均设有所述六面蜂窝孔道。
5、进一步，上述技术方案中，多级蜂窝板相邻两级蜂窝板上的蜂窝孔道壁面的倾斜方向不同，用于形成气液混合物的折线流向。
6、进一步，上述技术方案中，多级蜂窝板可包括自下而上依次设置的一级蜂窝板、二级蜂窝板以及三级蜂窝板；蜂窝板的厚度、蜂窝板上蜂窝孔道的孔径逐级递增；且，蜂窝孔道壁面的倾斜角度逐级递减。
7、进一步，上述技术方案中，一级蜂窝板的厚度可以设置为5至10cm；一级蜂窝孔道壁面的倾斜角度可以设置为10°至45°。
8、进一步，上述技术方案中，水合物反应器还可包括：气动旋转喷射器，其设置在气液混合进料口与蜂窝组件之间；该气动旋转喷射器为叶轮和孔板组合结构，叶轮通过气液混合进料中的气体压力驱动旋转，气体被螺旋切割为小气泡并通过孔板形成喷射。
9、进一步，上述技术方案中，蜂窝组件上方可设置液流喷射器入口，在水合反应一段时间后，液流喷射器用于接收来自所述筒体底部的泵送排液并对蜂窝组件进行冲洗。
10、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反应系统，包括前述任意一项所述的水合物反应器，还包括：排液反冲单元，其将来自水合物反应器筒体底部的排液加压后泵送至缓冲管，进而通过液流喷射器将所述排液喷射至筒体内的蜂窝组件，用于在水合反应一段时间后冲洗蜂窝组件。
11、进一步，上述技术方案中，该系统还包括：供气单元，其用于提供水合反应需要的高压气源；供液单元，其用于在水合反应初期提供冷却水源和水合物促进剂；气液混合单元，其接收高压气源以及冷却水源和水合物促进剂并进行混合后送至水合物反应器的进料口。
12、进一步，上述技术方案中，供液单元包括：低温恒温箱，其用于为水源和水合物促进剂的冷却提供循环冷媒；换热器，其用于将冷媒与水源和水合物促进剂进行热交换，获得水合反应需要的冷却液。
13、进一步，上述技术方案中，排液反冲单元使用的液体循环泵可选择性地驱动两个循环回路，两个循环回路分别为换热线路和冲洗线路；其中，换热线路为筒体的排液口和进料口之间的循环回路，冲洗线路为排液口和液流喷射器入口之间的循环回路。
14、进一步，上述技术方案中，系统还可包括：气体循环泵，其用于将来自水合物反应器筒体顶部气体排口的水合反应后的气体泵送回供气线路，用于气体循环使用。
15、进一步，上述技术方案中，气体排口处设有安全阀和压力传感器，用于维持水合物反应器内需要的高压环境。
16、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
17、1)本专利技术通过蜂窝组件的蜂窝孔道进行水合热的导热，通过蜂窝孔道的六面结构热量的不均衡，使得在一个面上产生的水合热会向其他四个面上传导，逐步将热量分散并传递出去，因此相对于同样的热量，其与液体的换热面积增加，同时降低了单位面积上单位时间内的换热量，可提高换热效率；
18、2)本专利技术通过三级蜂窝板设计，特别是采用蜂窝板的厚度、蜂窝板上蜂窝孔道的孔径逐级递增且蜂窝孔道壁面的倾斜角度逐级递减的方案，使得蜂窝组件的整体结构呈现三级变角折线形，采用这样的结构，进料中的气体首先冲击一级蜂窝板的倾斜壁面后形成晶核，并在气体冲击下带动小晶核分别与二级蜂窝板和三级蜂窝板的倾斜壁面发生碰撞并继续攀升，通过逐级延长的壁面增加气液两相接触时间，使得晶体有更充分的生长时间；逐渐增大的蜂窝内径和与竖直方向逐渐减小的角度，利于晶体通过，可有效防止长大的结晶堵塞孔道；
19、3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水合物反应器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水合物反应器，其特征在于，所述蜂窝组件包括自下而上间隔设置的多级蜂窝板，每级蜂窝板上均设有所述六面蜂窝孔道。
3.根据权利要求2所述的水合物反应器，其特征在于，所述多级蜂窝板相邻两级蜂窝板上的蜂窝孔道壁面的倾斜方向不同，用于形成气液混合物的折线流向。
4.根据权利要求3所述的水合物反应器，其特征在于，所述多级蜂窝板包括自下而上依次设置的一级蜂窝板、二级蜂窝板以及三级蜂窝板；蜂窝板的厚度、蜂窝板上蜂窝孔道的孔径逐级递增；且，蜂窝孔道壁面的倾斜角度逐级递减。
5.根据权利要求4所述的水合物反应器，其特征在于，所述一级蜂窝板的厚度为5至10cm；一级蜂窝孔道壁面的倾斜角度为10°至45°。
6.根据权利要求1所述的水合物反应器，其特征在于，所述水合物反应器还包括：
7.根据权利要求1所述的水合物反应器，其特征在于，所述筒体侧壁、所述蜂窝组件上方设置液流喷射器入口，在水合反应一段时间后，所述液流喷射器用于接收来自所述筒体底部的泵送排液并对所述蜂窝组件进
8.一种水合物反应系统，其特征在于，包括权利要求1至7中任意一项所述的水合物反应器，还包括：
9.根据权利要求8所述的水合物反应系统，其特征在于，所述系统还包括：
10.根据权利要求9所述的水合物反应系统，其特征在于，所述供液单元包括：
11.根据权利要求8所述的水合物反应系统，其特征在于，所述排液反冲单元使用的液体循环泵选择性地驱动两个循环回路，两个循环回路分别为换热线路和冲洗线路；其中，换热线路为所述筒体的排液口和进料口之间的循环回路，冲洗线路为所述排液口和液流喷射器入口之间的循环回路。
12.根据权利要求8所述的水合物反应系统，其特征在于，所述系统还包括：
13.根据权利要求12所述的水合物反应系统，其特征在于，所述气体排口处设有安全阀和压力传感器，用于维持所述水合物反应器内需要的高压环境。
...【技术特征摘要】
1.一种水合物反应器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水合物反应器，其特征在于，所述蜂窝组件包括自下而上间隔设置的多级蜂窝板，每级蜂窝板上均设有所述六面蜂窝孔道。
3.根据权利要求2所述的水合物反应器，其特征在于，所述多级蜂窝板相邻两级蜂窝板上的蜂窝孔道壁面的倾斜方向不同，用于形成气液混合物的折线流向。
4.根据权利要求3所述的水合物反应器，其特征在于，所述多级蜂窝板包括自下而上依次设置的一级蜂窝板、二级蜂窝板以及三级蜂窝板；蜂窝板的厚度、蜂窝板上蜂窝孔道的孔径逐级递增；且，蜂窝孔道壁面的倾斜角度逐级递减。
5.根据权利要求4所述的水合物反应器，其特征在于，所述一级蜂窝板的厚度为5至10cm；一级蜂窝孔道壁面的倾斜角度为10°至45°。
6.根据权利要求1所述的水合物反应器，其特征在于，所述水合物反应器还包括：
7.根据权利要求1所述的水合物反应器，其特征在于，所述筒体侧壁、所述蜂窝组件上方设置液...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘名瑞，李遵照，薛倩，孙小喆，丁凯，
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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