专利名称：一种水合物分解装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到天然气工业中的天然气水合物储运技术领域，尤其涉及到一 种水合物微波分解装置。
背景技术：
我国天然气分布非常不均匀，在天然气的存储和运输上存在诸多问题。对 于大量的中小城镇和小规模用户而言，管道输送天然气在经济上不可行，成本 太高。另外，我国有大量的分散小气田，加工气量少，因此LNG输送法(即为液 化天然气输送方法)和管道输送法都不经济适用。而以气体水合物的方式储运天 然气是一种经济、安全的崭新方法。天然气固态储运，也称GtS技术(Gas to Solid),它将天然气在一定压力 和温度下，转变成固体的结晶水合物。1立方米的天然气水合物可储存150至 180立方米(标准状态下)天然气。GtS技术已经在国内外投入了大量研究，用 水合物进行储存后如何快速气化是需要解决的问题。如将天然气水合物作为车 用燃料时，所涉及的关键技术是如何使水合物快速气化。微波加热分解就是一 种很好的水合物快速气化方式。微波是指频率为300 300000MHz的电磁波，微波在传输过程中遇到不同材 料时，会产生反射、吸收和穿透现象。微波具有独特的加热性能，热量从介质 内部产生，温度场比较均匀，具有许多优点，已广泛应用于食品、医药等行业。 现在的微波发生器己经可以做到功率连续可调，透微波的材料的制造工艺也已 经有了很大进展，利用微波分解水合物从而快速获得燃气成为可能。发明内容本发明的目的在于提供一种利用现有的微波技术来分解天然气水合物的装置。为达到以上目的，本发明提供了以下的技术方案 一种水合物分解装置， 包括有依次连接的产生微波的微波发生装置，微波控制装置及输送微波的微波 传输装置，所述微波传输装置将微波输送到反应釜中。所述微波发生装置包括微波发生器；微波控制装置包括依次连接的环流器、 定向偶合器及三销钉调配器，该环流器另外与水负载连接；微波传输装置包括 依次连接的弯头、波导及方圆过渡。反射后的微波通过原路返回，到达环流器 后转到水负载；整个系统采用的是一个终端反应系统，从反射和入射的关系可 以定量了解物质对微波的吸收情况和在化学反应过程中的物质变化过程；加入 环流器和水负载可有效地保护微波发生器，有效增加了整个装置的使用寿命。所述定向偶合器内设置了微波采样器，该微波采样器由可显示或采集反应 前微波功率和经过反应物后微波功率的检波表和安培表组成。本发明装置中微 波发生器中微波源的频率为2.45GHz该输入功率可显示在微波发生器的LED显 示屏上，且功率可根据需要线形调节选择。所述反应釜通过气体导出系统将天然气导出。所述气体导出系统包括有连接反应釜的管道，该管道上安装有陶门n及测压系统，所述管道的另一端与集气瓶连接。所述反应釜包括内部中空的不锈钢外套，外套顶部设置有与所述方圆过渡 密封连接的第一密封垫片，第一密封垫片下侧两端设有封头，所述封头上端面 不高于所述外套的上端面，所述封头的下侧设有第二密封垫片，紧贴第二密封 垫片设置有耐高压玻璃片，在该玻璃片下侧两端设置有密封垫圈。以上的密封 垫圈或密封片均可以采用透微波的聚四氟乙烯材料；封头在完全装好后上端面 不高于外套上端面，可以保证反应釜与微波系统中的方圆过渡能够很好对接且 不泄露微波，进一步提高了微波的利用效率。在所述反应釜的下部开设用于安装测温热电阻的孔，所述热电阻为铠装铂 电阻。所述铠装铂电阻的外径不大于4mm。在这个尺寸范围内，可减小微波场对 铂电阻的影响。所述封头为不锈钢圆环，该圆环的内径可作为微波导入的通道，且内径尺 寸为40到80mm。如果内径太小，则影响微波导入的功率，内径太大则一方面成 本太高，另一方面容器不耐压，因此可将尺寸选择在40到80隱，在保证微波加 热功率的同时，可以使容器具有一定的抗压性。该封头可采用螺纹与不锈钢外套连接，封头上部铣一个十字槽，拆卸工具 在安装和拆卸时可以方便伸进去。本发明装置所有组件都采用法兰连接，型号为BJ-26或BJ-22，选择组件时需保证所有组件都使用同一型号。本发明的天然气水合物微波分解装置使用步骤如下(a) 进料事先将水合物放入反应釜中，再封口，过程中需要保证整个装 置的气密性，每装一次需检一次漏。(b) 分解保证水负载中水的流动性，开启微波源，调至需要的功率。开 启阀门fl即可收集到分解出的天然气。本发明与现有技术相比，具有以下优点1. 首次将微波引入天然气储运技术中，设计了一个耐高压、同时对微波有 很好利用率的水合物分解装置，可快速分解水合物从而获得及存贮天然气。2. 温度和压力可测量，微波功率线性可调。3. 装置各部分功能明确，具有良好的可升级性和可扩充性。
图1是本发明实施例结构示意图； 图2是本发明实施例反应釜结构示意图；附图标记说明1、微波发生器，2、水负载，3、环流器，4、定向偶合器， 5、三销钉调配器，6、弯头，7、方圆过渡，8、反应釜，9、波导，10、测压系 统，11、铠装铂电阻，12、集气瓶，81、封头，82、第二密封垫片，83、耐高 压玻璃片，84、不锈钢外套，85、第一密封垫片、86、密封垫圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的内容做进一步详细说明 请参阅图1和图2，本发明水合物分解装置包括有依次连接的产生微波的微 波发生装置，微波控制装置及输送微波的微波传输装置，微波传输装置将微波输送到反应釜8中。微波发生装置包括微波发生器l，本实施例中该微波源频率设为2.45GHz， 最大输出功率700瓦，且线性可调；微波控制装置包括依次连接的环流器3、定 向偶合器4及三销钉调配器5，环流器3另外与水负载2连接，定向偶合器4安 装了两个微波采样器，微波采样器由检波器和安培表组成，可显示或采集反应 前的微波功率和经过反应物后的微波功率；微波传输装置包括依次连接的波导9、弯头6及方圆过渡7。
反应釜8包括内部中空的不锈钢外套84，外套顶部设置有与所述方圆过渡 7密封连接的聚四氟乙烯密封垫片85,该垫片85下侧两端设有封头81，封头81的 上端面不高于外套84的上端面，封头81的下侧设有聚四氟乙烯第二密封垫片82， 紧贴第二密封垫片82设置有透微波耐高压玻璃片83，在玻璃片83下侧两端设置 有密封垫圈86。
反应釜8的底部开孔布置一个铠装PT100温度传感器，反应釜内径为80mm，外 径为136mm，上部透微波的玻璃片厚为12mm，直径为lOOmm，封头81为不锈钢 圆环，该圆环的内径可作为微波导入的通道，内径尺寸可设为50画，该封头可 采用螺纹与不锈钢外套连接，封头上部铣一个十字槽，拆卸工具在安装和拆卸 时可以方便伸进去。
反应釜8中上部开有一个孔，与气体导出系统连接，气体导出系统包括有连 接反应釜8的管道，该管道上安装有陶门fl及测压系统10，管道的另一端与集气 瓶12连接。
本实施例使用时，向反应釜8内添加天然气水合物，密封反应釜8，连接方 圆过渡7，通过向反应釜8内充入一定压力气体来检查气密性。开启微波发生器 1，通过环流器3、定向偶合器4及三销钉调配器5、波导9、弯头6、方圆过渡 7构成的管路将微波导入反应釜8进行分解。结果显示微波能够明显加快天然气 水合物的分解，微波加热的效果比常规加热好，含气率越少，自由水越多，微 波加热效果越好。实验证明了该装置能够可靠地完成微波快速分解水合物的工 作。
以上装置中的环行器3、水负载2、定向偶合器4、三销钉调配器5、弯头6、 波导9、方圆过渡7的型号均采用BJ-26,连接为法兰连接；所有管路均采用*6 的不锈钢管，阀门、三通、二通等的连接都采用卡环和卡套连接，不采用焊接， 这样能够保证了拆卸的方便，如果是工厂生产则保证气密性和可靠性，则需要 全部焊接。
权利要求
1、一种水合物分解装置，其特征在于所述水合物分解装置包括有依次连接的产生微波的微波发生装置，微波控制装置及输送微波的微波传输装置，所述微波传输装置将微波输送到反应釜(8)中。
2、 根据权利要求l所述的水合物分解装置，其特征在于所述微波发生装置 包括微波发生器(1);所述微波控制装置包括依次连接的环流器(3)、定 向偶合器(4)及三销钉调配器(5)，所述环流器(3)另外与水负载(2) 连接；所述微波传输装置包括依次连接的弯头(6)、波导(9)及方圆过渡m。
3、 根据权利要求2所述的水合物分解装置，其特征在于所述定向偶合器(4) 内设置了微波采样器，该微波采样器由可显示或采集反应前微波功率和经 过反应物后微波功率的检波表和安培表组成。
4、 根据权利要求l所述的水合物分解装置，其特征在于所述反应釜(8)通 过气体导出系统将天然气导出。
5、 根据权利要求4所述的水合物分解装置，其特征在于所述气体导出系统包括有连接反应釜(8)的管道，该管道上安装有阀门及测压系统(10)， 所述管道的另一端与集气瓶(12)连接。
6、 根据权利要求l所述的水合物分解装置，其特征在于所述反应釜(8)包 括内部中空的不锈钢外套(84)，外套顶部设置有与所述方圆过渡(7)密 封连接的第一密封垫片(85)，所述第一密封垫片(85)下侧两端设有封 头(81)，所述封头(81)上端面不高于所述外套(84)的上端面，所述封 头(81)的下侧设有第二密封垫片(82),紧贴第二密封垫片(82)设置有 透微波耐高压玻璃片(83)，在该玻璃片下侧两端设置有密封垫圈(86)。
7、 根据权利要求6所述的水合物分解装置，其特征在于在所述反应釜(8) 的下部开设用于安装测温热电阻的孔，所述热电阻为铠装铂电阻。
8、 根据权利要求7所述的水合物分解装置，其特征在于所述铠装铂电阻的 夕卜径不大于4mm。
9、 根据权利要求6所述的水合物分解装置，其特征在于所述封头(81)为 不锈钢圆环，该圆环的内径可作为微波导入的通道，且内径尺寸设为40到 80mm。
全文摘要
本发明公开了一种水合物分解装置，该水合物分解装置是通过微波对固态天然气水合物进行分解的，所述水合物分解装置包括有依次连接的产生微波的微波发生装置，微波控制装置及输送微波的微波传输装置，所述微波传输装置将微波输送到反应釜中，该反应釜还与通过气体导出系统将天然气导出到集气瓶中存储。本发明首次将微波引入到天然气储运技术中，提供了一种耐高压、同时对微波有很好利用率的水合物分解装置，可快速分解水合物从而获得及存贮天然气。
文档编号B01J19/00GK101224404SQ20071003105
公开日2008年7月23日 申请日期2007年10月25日 优先权日2007年10月25日
发明者松 何, 唐翠萍, 李栋梁, 梁德青 申请人:中国科学院广州能源研究所