一种水合物高压相平衡反应驱替系统的制作方法

本发明涉及驱替系统领域，尤其涉及一种水合物高压相平衡反应驱替系统。

背景技术：

众所周知，天然气水合物作为潜在的新能源在全世界受到高度重视，基于水合物应用技术的开发也受到越来越多的关注。气体水合物是小分子气体（N₂、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈等）和水在一定的温度和压力条件下生成的一种晶体。目前国外已就多种水合物应用技术在石油、化工和环境保护等工业领域应用进行了实验室研究和工业化开发。水合物应用技术在我国的发展还是刚刚起步，大部分的实验研究还处于水合物相平衡和动力学的基础理论上阶段，其中，反应容器是水合物各种试验研究的核心装置，然而目前的研究重点往往侧重于实验工艺及方法，对于水合物反应容器关注甚少。随着水合物应用技术的日益发展，这种矛盾越来越突出，尤其在水合物生成与分解、水合物相平衡测试及水合物气体分离等实验上，反应容器呈现出功能单一、实验周期长、造价昂贵等缺点。

如中国专利号201020002048.3所述的一种变体积搅拌式高压反应釜，包括可变体积部分、固定体积部分和搅拌部分，各部分之间需要以法兰连接，其特征在于：可变体积部分由于可变腔体、活塞、上堵头组成，可变腔体为圆筒形，活塞内嵌于可变腔体中，液压活塞口布置在上堵头，与手动计量泵之间用管线连接，上度同一与活塞之间也液压介质，液压介质通过液压活塞入口由手动计量泵进入活塞上部，气体的进出通道布置在活塞杆上，进气管与压力传感器相连，能够测得反应过程中压力的变化；固定体积部分的固定腔体是与可变腔体同轴的圆形筒，其内径比可变腔体内径小，保证活塞不会下移至固定体积部分与搅板杆碰触，固定体积部分的下部开宇进/出水口，其中下部与上部分贝开有温度传感器的插槽；搅拌部分属于磁耦合搅拌，包括电机与搅拌杆，搅拌杆装有两层搅拌叶，分别布置在液相区与气相区；液压活塞入口和液压搅拌入口相通。

目前，国内外进行水合物实验研究都采用高压反应釜，一般的高压反应釜分为两类：固定体积带机械搅拌反应釜与变体积带磁子搅拌反应釜。固定体积带机械搅拌反应釜是目前国内外应用最多的反应釜，他组大的缺点在于实验只能在固定的容器中进行，无法改变与反应釜体积油管的参数或者工况来进行实验；另外，实用机械搅拌往往对电机的损害很大。变体积带磁子搅拌反应釜是随着应用“压力搜索法”测试水合物相平衡而使用的，上述的专利的缺点在于磁子不能使气体、液体良好的接触，而且水合物生成时，磁子的搅拌就会受到限制，甚至停转。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种水合物高压相平衡反应驱替系统，能够解决现有的水合物高压反应驱替系统的体积变化与搅拌同时作用的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种水合物高压相平衡反应驱替系统，其创新点在于：该水合物高压相平衡反应驱替系统包括：反应装置、手动调压装置和电磁搅拌装置；手动调节装置和电磁搅拌装置分别设置在反应装置的两端；

所述反应装置包括反应筒体、筒体堵头、搅拌轴和内磁铁空腔堵头；反应筒体为两端开口的圆柱筒状结构，反应筒体一端外壁设置有耳板，反应筒体的另一端外壁设置有法兰；所述筒体堵头一端通过法兰与反应筒体的法兰端相连，筒体堵头沿着轴线方向开有搅拌轴安装孔；所述搅拌轴安装在筒体堵头的搅拌轴安装孔内，搅拌轴一端伸入在反应筒体内并安装有搅拌桨，搅拌轴的另一端设置有内磁铁空腔，；所述内磁铁空腔堵头安装在内磁铁空腔的一端对内磁铁空腔进行封闭；

所述电磁搅拌装置包括驱动电机、外磁套、外磁铁和内磁铁；驱动电机通过电机支架安装在外磁套的旁侧且驱动电机的输出端与外磁套相连；所述外磁套呈阶梯轴状，外磁套上设置有容纳反应装置筒体堵头端部的容纳腔，该容纳腔的内部端口与内磁铁空腔堵头之间通过轴承a相连；外磁铁呈环形固定在外磁套的内壁上；所述内磁铁通过轴承b安装在内磁铁空腔中且内磁铁与内磁铁空腔之间设置有一内磁铁保护套，内磁铁位于外磁铁形成的环形磁场中；

所述手动调压装置包括支撑座、固定板、柱塞杆、柱塞、螺杆和导向杆；手动调压装置与反应筒体设置有耳板的一端相连，手动调压装置通过固定板连接在支撑座的一端上，支撑座的另一端与反应筒体的耳板相连；固定板垂直于支撑座且固定板与反应筒体的耳板平行，固定板的中间设置有轴承安装孔；所述导向杆的一端连接在固定板上，另一端连接在反应筒体的耳板上，导向杆上设置有滑套；所述柱塞呈圆柱状，柱塞上开有密封圈凹槽，柱塞连接在柱塞杆的一端且在柱塞杆的驱动沿着反应筒体的内壁往复运动，柱塞上从侧壁向端部开有一呈L型的透气孔；所述柱塞杆的另一端与导向杆上的滑套相连，柱塞杆沿着轴线方向设置有螺纹孔；所述螺杆通过轴承组安装在固定板的轴承安装孔处，螺杆的一端与柱塞杆的轴线方向设置的螺纹孔相连，螺杆的另一端安装上设置有手柄；通过手柄旋转螺杆驱动螺杆带动柱塞杆位移。

进一步的，所述柱塞杆的端部与固定板之间设置有限位块。

本发明的优点在于：

1）通过采用变体积带磁子搅拌驱替系统相比于固定体积带机械搅拌驱替系统，改变了原来的试验只能在固定容器中进行，无法改变反应釜体积有关的参数或工况来进行试验的情况，解决了试验中因为体积参数的变化无法通过仪器试验来得出结果的问题；

2）采用该驱替系统能够使得磁铁在搅拌反应筒体中的气液混合物时能够使得气体和液体良好接触，且在水合物生成的时候磁子的搅拌不会因为体积的变化而受到限制，可同时作用于气液混合物；

3）柱塞杆的端部与固定板之间设置的限位块，避免了手柄在转动的过程中使得柱塞脱离反应筒体的造成水合物泄露的情况出现。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为水合物高压相平衡反应驱替系统的剖视图。

图2为水合物高压相平衡反应驱替系统的筒体堵头剖视图。

图3为水合物高压相平衡反应驱替系统的柱塞杆剖视图。

图4为水合物高压相平衡反应驱替系统的柱塞剖视图。

图5为水合物高压相平衡反应驱替系统的搅拌轴剖视图。

图6为水合物高压相平衡反应驱替系统的外磁套剖视图。

图7为水合物高压相平衡反应驱替系统的内磁铁空腔堵头图。

如图1至图7所示：1、反应装置；11、反应筒体；12、筒体堵头；121、搅拌轴安装孔；13、搅拌轴；131、内磁铁空腔；14、内磁铁空腔堵头；15、耳板；16、法兰；2、电磁搅拌装置；21、驱动电机；22、外磁套；23、外磁铁；24、内磁铁；25、电机支架；26、容纳腔；27、内磁铁保护套；3、手动调压装置；31、支撑座；32、固定板；321、轴承安装孔；33、柱塞杆；331、螺纹孔；34、柱塞；341、密封圈凹槽；342、透气孔；35、螺杆；351、轴承组；36、导向杆；361、滑套；37、限位块；4、轴承a；5、轴承b；6、手柄。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1至图7所示的一种水合物高压相平衡反应驱替系统，该水合物高压相平衡反应驱替系统包括：反应装置1、手动调压装置3和电磁搅拌装置2；手动调节装置3和电磁搅拌装置2分别设置在反应装置1的两端。

反应装置1包括反应筒体11、筒体堵头12、搅拌轴13和内磁铁空腔堵头14；反应筒体11为两端开口的圆柱筒状构，反应筒体11一端外壁设置有耳板15，反应筒体11的另一端外壁设置有法兰16；所述筒体堵头12一端通过法兰16与反应筒体11的法兰端相连，筒体堵头12沿着轴线方向开有搅拌轴安装孔121；所述搅拌轴13安装在筒体堵头12的搅拌轴安装孔121内，搅拌轴13一端伸入在反应筒体11内并安装有搅拌桨，搅拌轴13的另一端设置有内磁铁空腔131，搅拌轴13的另一端伸入在筒体堵头12的内磁铁空腔131中；所述内磁铁空腔堵头14安装在内磁铁空腔131的一端对内磁铁空腔131进行封闭。

电磁搅拌装置2包括驱动电机21、外磁套22、外磁铁23和内磁铁24；驱动电机21通过电机支架25安装在外磁套22的旁侧且驱动电机21的输出端与外磁套22相连；所述外磁套22呈阶梯轴状，外磁套22上设置有容纳反应装置1筒体堵头12端部的容纳腔26，该容纳腔26的内部端口与内磁铁空腔堵头14之间通过轴承a4相连；外磁铁23呈环形固定在外磁套22的内壁上；所述内磁铁24通过轴承b5安装在内磁铁空腔131中且内磁铁24与内磁铁空腔131之间设置有一内磁铁保护套27，内磁铁24位于外磁铁23形成的环形磁场中。

手动调压装置3包括支撑座31、固定板32、柱塞杆33、柱塞34、螺杆35和导向杆36；手动调压装置3与反应筒体11设置有耳板15的一端相连，手动调压装置3通过固定板连32接在支撑座31的一端上，支撑座31的另一端与反应筒体11的耳板15相连；固定板32垂直于支撑座31且固定板32与反应筒体11的耳板15平行，固定板32的中间设置有轴承安装孔321；所述导向杆36的一端连接在固定板32上，另一端连接在反应筒体11的耳板15上，导向杆36上设置有滑套361；所述柱塞34呈圆柱状，柱塞34上开有密封圈凹槽341，柱塞34连接在柱塞杆33的一端且在柱塞杆33的驱动沿着反应筒体11的内壁往复运动，柱塞34上从侧壁向端部开有一呈L型的透气孔342；所述柱塞杆33的另一端与导向杆36上的滑套361相连，柱塞杆33沿着轴线方向设置有螺纹孔331；所述螺杆35通过轴承组351安装在固定板32的轴承安装孔321处，螺杆35的一端与柱塞杆33的轴线方向设置的螺纹孔331相连，螺杆35的另一端安装上设置有手柄6；通过手柄6旋转螺杆35驱动螺杆35带动柱塞杆33位移。

柱塞杆33的端部与固定板32之间设置有限位块37，避免了手柄6在转动的过程中使得柱塞34脱离反应筒体11的造成水合物泄露的情况出现。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。