专利名称：天然气水合物合成的双级串联反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种天然气水合物的合成反应器。
背景技术：
国际上用于水合物合成的反应器大致可以分为以下3种
① 搅拌式反应器(见图l):使用时先往反应器中装入水，气体通过反应器 底部进入，在搅拌器的作用下气体和水充分混合生成天然气水合物，使用管壳 式换热器，把生成的天然气水合物所释放的潜热以及转动部件如循环泵和反应 器中的搅拌器所产生的热量及时带走。但这种简单桨状搅拌反应器对水合物合 成气液界面接触面积的增加效果不明显，不适宜工业应用。
② 鼓泡式反应器(见图2):利用高压气体通过孔板产生气泡，上升的气泡 和水接触并在气液接触面上合成水合物。因为水合物层是沿着上升的气泡形成 的，上升气体在气-水界面处的轻微扰动都可能使气泡破碎，气泡的破碎可以增 大气泡的接触面，同时水合物生成热可以通过水的传热及时带走，从而提高了 水合物的生成速度。鼓泡法水合物合成器增加了水合物合成的气液接触面积， 但是孔板的孔径很小，容易在孔板上造成水合物冰堵，影响进气，也影响系统 的正常运行。
③ 喷淋式反应器(见图3):使用时反应器浸在恒温水浴里，以保持喷进反 应器内的水恒温，循环水回路中用一台非脉动活塞泵匀速地把水从反应器底部 抽出，然后通过喷嘴从反应釜顶部喷入，通过水的雾化可以极大地增加气-水接 触面积，提高水合物的生成速率。但喷淋法生成天然气水合物最大的缺陷是难 以及时排走水合反应热。
发明内容
本发明的目的是提供一种天然气水合物合成的双级串联反应器，以克服己 有的鼓泡式反应器容易在孔板上造成水合物冰堵和喷淋式反应器难以及时排走 水合反应热的缺陷。它由一号反应器l、 二号反应器2、进水管3、天然气进管
4和输送管路5组成， 一号反应器1包括一号釜体1-1、 一号喷淋装置1-2和孔 板装置1-3， 二号反应器2包括二号釜体2-1 、二号喷淋装置2-2和搅拌装置2-3，
一号喷淋装置1-2设置在一号釜体1-1内腔中的上顶部并与进水管3连通，孔 板装置1-3设置在一号釜体1-1内腔中的底部并与天然气进管4连通，二号喷 淋装置2-2设置在二号釜体2-1内腔中的上顶部并与进水管3连通，搅拌装置 2-3设置在二号釜体2-1内腔中的底部，二号釜体2-1的底部与天然气进管4 连通， 一号釜体1-1的侧壁与二号釜体2-1的侧壁通过输送管路5相连通。
喷淋装置和鼓泡装置(即孔板装置)都可以提高反应器内气、水接触面积， 促进水合物的生成，因此可以将喷淋装置和鼓泡装置设置在同一个反应器里。 天然气从一号釜体1-1的底部喷入其内，经过孔板装置1-3的鼓泡进行水合反 应，未反应的气体逸出水面和一号喷淋装置1-2喷淋进的水再次进行水合。在 一号反应器里已生成的水合物流入到二号反应器时，必然会携带大量的水合物 晶种，这样二号反应器会更加快速、高效的形成水合物。但如果二号反应器仍 然使用喷淋-鼓泡反应器，大量水合物的生成将容易造成孔板冰堵，因此二号反 应器提供另外一种反应器，将喷淋装置和搅拌装置设计在同一个反应器里，简 称为喷淋-搅拌反应器，这样搅拌装置还可大大加速由于大量水合物生成产生的 热量传递。由于本发明把喷淋装置和鼓泡装置设置在同一个反应器里，喷淋反 应器产生的反应热能被水及时带走，鼓泡式反应器产生的水合物晶种被水携带 到二号反应器内，因此不能造成一号反应器的冰堵，搅拌装置使二号反应器中 未反应的天然气逸出水面和喷淋装置喷洒的水雾再次水合，提高了水合反应的 效率。本发明通过喷淋装置、搅拌装置和孔板装置在二个反应釜中的有机结合， 增加了水与天然气的接触面积，解决了冰堵问题和水合反应热的排出问题。
图1是已有的搅拌式反应器的结构示意图，其中附图标记11指示的是搅拌 装置，图2是已有的鼓泡式反应器的结构示意图，其中附图标记12指示的是孔 板装置，图3是已有的喷淋式反应器的结构示意图，其中附图标记13指示的是 喷淋装置，图4是本发明的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一下面结合图4:具体说明本实施方式。本实施方式由一号 反应器l、 二号反应器2、进水管3、天然气进管4和输送管路5组成， 一号反 应器1由一号釜体1-1、 一号喷淋装置1-2和孔板装置1-3组成，二号反应器2 由二号釜体2-1、 二号喷淋装置2-2和搅拌装置2-3组成， 一号喷淋装置1-2 设置在一号釜体1-1内腔中的上顶部并与进水管3连通，孔板装置1-3设置在 一号釜体1-1内腔中的底部并与天然气进管4连通，二号喷淋装置2-2设置在
二号釜体2-1内腔中的上顶部并与进水管3连通，搅拌装置2-3设置在二号釜 体2-1内腔中的底部，二号釜体2-1的底部与天然气进管4连通， 一号釜体l-l 的侧壁与二号釜体2-1的侧壁通过输送管路5相连通。经过二个反应釜后，水 和气体基本完全反应。
具体实施方式
二下面结合图4具体说明本实施方式。本实施方式与实施 方式一的不同点在于在一号釜体1-1的底部和二号釜体2-1的底部都设置有 超声波发生器6。超声波的作用可以增加水合物的储气密度，加快水合物的合成 速度。
权利要求
1、天然气水合物合成的双级串联反应器，其特征在于它由一号反应器(1)、二号反应器(2)、进水管(3)、天然气进管(4)和输送管路(5)组成，一号反应器(1)包括一号釜体(1-1)、一号喷淋装置(1-2)和孔板装置(1-3)，二号反应器(2)包括二号釜体(2-1)、二号喷淋装置(2-2)和搅拌装置(2-3)，一号喷淋装置(1-2)设置在一号釜体(1-1)内腔中的上顶部并与进水管(3)连通，孔板装置(1-3)设置在一号釜体(1-1)内腔中的底部并与天然气进管(4)连通，二号喷淋装置(2-2)设置在二号釜体(2-1)内腔中的上顶部并与进水管(3)连通，搅拌装置(2-3)设置在二号釜体(2-1)内腔中的底部，二号釜体(2-1)的底部与天然气进管(4)连通，一号釜体(1-1)的侧壁与二号釜体(2-1)的侧壁通过输送管路(5)相连通。
2、 根据权利要求l所述的天然气水合物合成的双级串联反应器，其特征在 于在一号釜体(1-1)的底部和二号釜体(2-l)的底部都设置有超声波发生器(6)。
全文摘要
天然气水合物合成的双级串联反应器。本发明涉及一种天然气水合物的合成反应器。它克服了已有的鼓泡式反应器容易在孔板上造成水合物冰堵和喷淋式反应器难以及时排走水合反应热的缺陷。它由一号反应器、二号反应器、进水管、天然气进管和输送管路组成，一号反应器包括一号釜体、一号喷淋装置和孔板装置，二号反应器包括二号釜体、二号喷淋装置和搅拌装置，一号喷淋装置设置在一号釜体内腔中的上顶部并与进水管连通，孔板装置设置在一号釜体内腔中的底部并与天然气进管连通，二号喷淋装置设置在二号釜体内腔中的上顶部并与进水管连通，搅拌装置设置在二号釜体内腔中的底部，二号釜体的底部与天然气进管连通，一号釜体的侧壁与二号釜体的侧壁相连通。
文档编号C10L3/10GK101113379SQ200710072498
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月11日 优先权日2007年7月11日
发明者宋汉成, 焦文玲, 赵林波 申请人:哈尔滨工业大学