范围；雾化压力、雾化
[0037] 流量；雾化角及雾化半径。
[0038] b)雾化液滴粒径范围，根据实际需要的冰粉粒径大小来选择。一般雾化液氮粒径 大小应小于冰粉粒径，并可在冰粉生成后用分样筛来确认实际冰粉粒径分布范围。
[0039] c)雾化压力、雾化流量。雾化压力越大，雾化效果越好，流量也越大。
[0040] d)雾化角及雾化半径；雾化角越大，雾化半径也越大，但雾化半径不会随雾化角 的增大而一直增大下去，雾化半径有一个最大值。一般雾化喷嘴距液氮液面的距离应保持 在雾化半径的3~6倍，可以获得最佳的雾化效果。过短雾化不完全，过长则液滴将碰撞长 大。
[0041] e)雾化粒径分布范围，一般选择40~80 μπι ;
[0042] f)雾化角一般选择不大于60°，雾化半径可由实验测定；
[0043] g)雾化压力一般在1.0 MPa左右，5MPa_l. 2MPa之间；流量以液氮足够冷凝为度。 [0044] h)冰粉制作装置通过雾化及液氮快冷过程获得超细冰粉，其技术参数如下：
[0045] 冰粉产率：彡3000g/h ;
[0046] 冰粉粒径：〈100μπι;
[0047] 冰粉冷却方式：液氮。
[0048] (2)粉末状高纯水合物的合成
[0049] 将获得的冰粉与甲烷在一定温度及压力下，充分搅拌而快速获得粉状水合物。将 制得的冰粉与钢珠装入容器内，密封后通入甲烷，通过往复摆动容器，借助钢珠的搅拌功 能，使得冰粒与甲烷充分混合、接触，促使水合物加速生成。
[0050] a)搅拌装置采用多个IL快开型搅拌容器，该高压容器采用小角度扭转式快开结 构，可以实现快速简洁的开启和密封。搅拌容器置于同一摆动架上，摆动架置于低温水浴 中，并通过旋装轴承与一台调频电机相联，调频电机以一定速度往复旋转，获得摆动角为 180°的往复摆动；该部分整体置入低温水浴槽中；在其内置的钢球的共同作用下，可以使 其中的冰粉获得最佳的搅拌效果；
[0051] 搅拌容器设计压力为15MPa，设计温度为0°C，工作介质为水、海水及甲烷等。容器 材料为316L。
[0052] 系统的制冷采用水浴循环槽来实现，循环水槽净尺寸为600 X 300 X 350mm。控温范 围-10°C~室温，循环流量4L/min ;
[0053] b)通过调频电机控制摆动频率，在0~IOHz内无极可调；
[0054] c)容器内置钢珠以强化搅拌效果；
[0055] d)最低温度可达-KTC的水浴冷却槽，可以预先将容器冷却防止冰粉结块；
[0056] e)专为快开结构高压容器优化设计的45°快速扭开结构，便于容器快速打开取 出水合物；
[0057] f)为防止在高压下误开高压搅拌容器，而专门设计的优先泄压防误开启结构一快 速泄压阀；
[0058] g)每个容器均可单独泄压，以保证在水合物取出过程中，一个容器开启不会影响 到其它容器中水合物的状态；
[0059] h)计算机测控系统，检测、记录容器内的压力、温度变化数据；
[0060] 由于高压容器做的是往复的摆动，因此供气的高压软管的最大扭角也不会超过 180°，可以在摆动的全过程中，实现高压甲烷管道与四个高压容器的联接，在水合物生成 的全过程中，可以进行任意的容器内甲烷气体的供气控制。
[0061] 在超细冰粉、持续供应的甲烷、摆动角为180°往复翻转的容器、内部钢珠的搅拌 以及外部水浴的控温等的协同作用下，实现水合物的快速生成。
[0062] 本发明所用的一种快速生成超细冰粉的设备如图1所示，可调速体积泵1将水槽 中的水供给雾化器2,雾化器2对水进行雾化，雾化液滴进入液氮中快速凝固成冰粉。
[0063] 图2为该水合物快速生成装置，由四个搅拌容器3组成，搅拌容器3安装在摆动架 4上，摆动架4位于低温水槽5中，搅拌容器3通过高压软管6连接钢瓶7,钢瓶7连接压力 变送器8,摆动架4通过旋转轴承连接调频电机9。低温水槽5外接低温循环器10,低温水 槽5中装有低温液体，通过低温循环器10进行制冷循环。
[0064] 搅拌容器的安全泄放及快开结构如图3至图5所示：开启搅拌容器时，先开启容器 上的泄压阀11进行泄压，然后仅需将端盖12旋转45°，即可将卡爪13结构错开而取下端 盖；一般而言，如果压力侧存在压力时，由于摩擦力的存在，端盖12是无法旋转取下的。但 为了防止万一，在端盖12上设置泄放阀11，在旋转取下端盖12前，尽管通过搅拌容器上的 阀门已经泄压，但还是要求先旋起泄压阀11，通过端盖12再次确认容器内压力确实已为常 压，以确保操作安全性。在端盖12上还安装有防爆挡板14,将泄压阀11置于其内，防止泄 压阀11由于高压意外爆出。增加生产安全性。
[0065] 以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限 制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均 属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1. 高纯度粉末状气体水合物的制作方法，其特征在于按照以下步骤进行： (1) 超细粉末冰的制备； 通过雾化器将水雾化获得粒径小于100ym的液滴，这些液滴通过液氮快速成冰，获得 粒径小于100ym的冰粉； (2) 粉末状高纯水合物的合成； 将获得的冰粉与甲烷充分搅拌而快速获得粉状水合物。2. 按照权利要求1所述高纯度粉末状气体水合物的制作方法，其特征在于：所述步骤1 中，雾化喷头实现40~80ym的细微雾化效果，雾化压力在I.OMPa;雾化角在不大于60°， 在其下方500mm设置一个'0260mm的液氣槽。3. 按照权利要求1所述高纯度粉末状气体水合物的制作方法，其特征在于：所述步骤2 中将制得的冰粉与钢珠装入搅拌容器内，密封后通入甲烷，通过往复摆动容器，借助钢珠的 搅拌功能，使得冰粒与甲烷充分混合、接触生成水合物。4. 按照权利要求3所述高纯度粉末状气体水合物的制作方法，其特征在于：所述搅拌 容器搅拌压力为15MPa，搅拌温度为(TC，容器材料为316L，搅拌容器以摆动角为180°进行 往复摆动。5. 按照权利要求4所述高纯度粉末状气体水合物的制作方法，其特征在于：所述搅拌 容器安装在摆动架上，摆动架位于低温水槽中，搅拌容器通过高压软管连接钢瓶，钢瓶连接 压力变送器，摆动架通过旋转轴承连接调频电机。低温水槽外接低温循环器，低温水槽中装 有低温液体，通过低温循环器进行制冷循环。
【专利摘要】本发明公开了高纯度粉末状气体水合物的制作方法，首先执行超细粉末冰的制备；通过雾化器将水雾化获得粒径小于100μm的液滴，这些液滴通过液氮快速成冰，获得粒径小于100μm的冰粉；再执行粉末状高纯水合物的合成；将获得的冰粉与甲烷充分搅拌而快速获得粉状水合物。本发明的有益效果是提供了水合物的生产设备和工艺，使得气体水合物生成速率高，水合物纯度高。
【IPC分类】B01J19/00, C10L3/08, B01J3/00
【公开号】CN104959092
【申请号】CN201510334240
【发明人】刘昌岭, 孟庆国, 陈军, 陈强, 胡高伟
【申请人】青岛海洋地质研究所
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月16日