复合式水合物制备用反应器的制作方法

本发明涉及水合物制备技术领域，特别是涉及复合式水合物制备用反应器。

背景技术：

水合物指的是含有水的化合物，其范围相当广泛。其中水可以以配位键与其他部分相连，如水合金属离子，也可以是以共价键相结合，如水合三氯乙醛。它是天然气中某些组分与水分在一定温度、压力条件下形成的白色晶体，外观类似致密的冰雪，密度为0.88～0.90g/cm3。研究表明，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。目前水合物反应器还停留在实验室阶段，生产条件不稳定，生效产率较低。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供复合式水合物制备用反应器，以解决水合物生成效率低的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种复合式水合物制备用反应器，其包括：壳体及设置于壳体内的喷淋结构、鼓泡结构和搅拌结构；其中，所述喷淋结构和鼓泡结构相对而设，所述搅拌结构设置于壳体内中下部；

所述壳体内为反应腔，所述壳体上还设置了喷淋物质进口、鼓泡物质进口及产物出口，所述喷淋物质进口与所述喷淋结构连通，所述鼓泡物质进口与所述鼓泡结构连通；

所述喷淋装置包括：总管、分配器和喷嘴结构，所述总管通过所述分配器与所述喷嘴结构连通；所述喷嘴结构上设置多个喷嘴

在一些实施例中，优选为，所述喷嘴结构为面板，所述面板内设置空腔通道，所述空腔通道分别与分配器和喷嘴连通。

在一些实施例中，优选为，所述面板为波浪形折板，所述喷嘴设置于倾斜板面上和/或转折点上。

在一些实施例中，优选为，所述喷嘴结构包括多个喷管，多个喷管并行排列或交叉排列，喷管上设置多个喷嘴。

在一些实施例中，优选为，所述喷管呈折线形，或，所述喷管组成的面为波浪形面。

在一些实施例中，优选为，所述壳体内还设置冷却结构，所述冷却结构在壳体的中部、下部均匀分布；

所述冷却结构包括：冷却盘管，所述冷却盘管呈曲线型盘绕或回型盘绕；和/或，所述冷却结构包括：多个并行排列的冷却直管。

在一些实施例中，优选为，所述冷却结构上设置驱动装置；壳体内还设置温度传感器；

所述温度传感器和所述驱动装置均与控制器相连。

在一些实施例中，优选为，所述搅拌结构包括搅拌桨，所述搅拌桨通过连接杆与外部驱动电机连接。

在一些实施例中，优选为，所述鼓泡结构包括孔板，所述孔板上设置多个通孔。

在一些实施例中，优选为，所述通孔的进气端口径小于出气端口径。

(三)有益效果

本发明提供的技术方案中，物质一从上往下喷淋，物质二从下往上鼓泡浮起，二者相对而行，两个物质充分接触，增加水合物的生成量，通过搅拌装置的搅拌增加接触面积。同时，搅拌装置促使未进行水合物反应的物质脱离水合物，与其他原料再次反应，进一步增大反应量，反应更加迅速、高效，生成更多的水合物。

附图说明

图1为本发明一个实施例中复合式水合物制备用反应器的结构示意图；

图2为一个实施例中喷淋结构的结构示意图；

图3为一个实施例中鼓泡结构的结构示意图；

图4为图3鼓泡结构中通孔的结构示意图。

附图标注：

1鼓泡结构；2壳体；3喷淋结构；31喷管；11通孔；111出气端；112进气端；5搅拌结构；6温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了减少瓦斯气的浪费量，将瓦斯气尽可能收集并利用的问题，本发明公开了瓦斯气提纯水合物的方法和系统。

下面将通过基础设计、扩展设计及替换设计对产品进行详细描述。

下面给出一种复合式水合物制备用反应器，图1-4所示，其壳体2内设置喷淋结构3、鼓泡结构1和搅拌结构5；喷淋结构3和鼓泡结构1相对而设；壳体2上还设置了喷淋物质进口、鼓泡物质进口及产物出口(水合物出口、废水出口、废气出口)，喷淋物质进口与喷淋结构3连通，鼓泡物质进口与鼓泡结构1连通，壳体内为反应腔，搅拌结构5设置于壳体内中下部。

相对而设方式比较多，优选为喷淋结构3在上，鼓泡结构1在下，喷淋结构3物质重，向下运动，鼓泡结构1物质轻，上浮，二者得到充分的接触。需要说明的是，在具体的水合物生产中，本领域技术人员可以自行分析水合物原料的特性，确定适于喷淋物质和适于鼓泡的物质。通过搅拌加速物质间的接触、反应速度，同时促使未反应的物质脱离溶液，与溶液上方的喷淋物质再次接触反应。

另外，在特殊的情况下，喷淋结构3还可以设置在壳体2的不同位置，喷淋方向也可以是多向的，碰过喷淋物质之间的碰撞进一步增多喷淋物质的个体颗粒，并减小颗粒的体积，提供更多的接触面积。

而鼓泡结构1的目的也是为了物质近似气化，形成更多的物质小分子。在具体实施例中，可以根据选用合适的具体结构，下文也给出了本技术比较适用的具体结构。

下面给出本技术中优选的喷淋装置结构：该喷淋装置主要由总管、分配器和喷嘴结构组成，总管用于接收外部输送的喷淋物质，并将喷淋物质送入分配器进行分配，总管通过分配器与喷嘴结构连通；喷嘴结构上设置多个喷嘴。

需要说明的是分配器与总管的连接处、分配器和喷嘴结构的连接处尽量流线型过渡，以减少流体在流动转移过程中收到急转、阻流等，流体内部出现紊流，造成后续喷出不均匀，影响水合物产率。

具体到喷嘴，下面给出几种喷嘴的结构形式：

形式一，板型喷嘴结构，板内设置空腔通道，空腔通道分别与分配器和喷嘴连通。

其中喷嘴板为波浪形折板，喷嘴设置于倾斜板面上、或者板面转折上，比较理想的方式是，整个板面，无论倾斜板面还是转折点上都设置，喷淋物质从各方向喷淋在壳体2内，能提高壳体2内的充满率，而且，喷淋气之间碰撞，提高壳体2内的分布均匀性。

具体到板型喷嘴结构在壳体2内的设置方式，给出两种举例：

例1，面板覆盖壳体2内部，即，面板的边缘与壳体2的内壁固定连接。

例2，面板通过支撑结构固定于壳体2内，该制成结构可以为：挂架、支架等，支架固定于壳体2内壁上。

形式二，喷嘴结构由多个喷管31组成。多个喷管31并行排列或交叉排列，喷管31上设置多个喷嘴。

喷嘴可以设置于喷管31整个周面上，也可以设置于中下方270度扇形的弧形周面上。考虑到壳体2的立体空间，建议将喷管31按照一定的方式组合成一个面。

与形式一的设计思想相似，喷管31呈折线形。当喷管31组合成面时，喷管31组成的面呈波浪形面。

基于上述各方案的反应器，考虑到水合物制备中会产生大量的反应热，而水合物的制备通常为低温环境，因此，壳体2内还设置冷却结构，冷却结构在壳体2的中部、下部均匀分布。

有关冷却结构，可以采用多种形式，只要将反应热有效吸收或导出都是可以使用，比如：

例1，冷却结构为冷却盘管，冷却盘管呈曲线型盘绕或回型盘绕状。

例2，冷却结构为多个并行排列的冷却直管。

由于冷却结构采用冷却液吸收反应热，冷却液的流动速度可以在一定程度上确定吸热的速度和反应腔内部的温度值。因此，冷却结构上设置驱动装置，壳体内设置温度传感器6，温度传感器6和驱动装置均与控制器相连，控制器根据温度传感器获取的值确定反应腔内部温度调节的方案，根据该方案控制驱动装置，进而控制冷却液的流动速度。

基于上述各种方案提供的反应器方案，具体到鼓泡结构1，本技术中优先采用孔板，孔板上设置多个通孔11。而且，通孔11的进气端口112径小于出气端111口径，从而提高鼓泡的扩充面积。

基于上述各种方案提供的反应器方案，具体到搅拌结构5，本技术中优先采用搅拌桨，搅拌桨通过连接杆与外部驱动电机连接。驱动电机与控制器相连。

需要说明的是，本反应器可用于煤层气提纯水合物的制备。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。