一种刮削式天然气水合物浆连续生成器的制作方法

本发明涉及水合物生成设备领域，尤其涉及一种刮削式天然气水合物浆连续生成器。

背景技术：

天然气是一种高效清洁能源，其燃烧对环境几乎没有污染，有利于环境保护和国民经济的可持续发展。天然气水合物在全球范围内广泛分布，天然气水合物分解释放出的燃料气体主要成分为甲烷，其有机碳储量相当于全球已探明矿物燃料的两倍，且燃烧对环境几乎没有污染，是一种高效清洁的新能源。

实现天然气大规模应用的前提则是其高效储运技术的开发。相对于天然气的其它储运形式，例如管道输送、液化天然气技术，天然气水合物技术储运有着独到的优势，主要体现为天然气水合物在一定条件下以固态存在，储气量甚大。水合物投资相较其它技术低大约24％，能够在极端不利的条件下运输天然气。但对于水合物而言，固态运输不易装卸，天然气水合物浆态运输设备简单，已成为最具应用前景的运输方式。

鉴于搅拌式、喷雾式、鼓泡式等传统制备天然气水合物方法连续性差、生产量小的问题，同时为了能使天然气水合物能像流体(类似冰浆)一样流动起来，进而能够方便快捷的输送天然气水合物。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种刮削式天然气水合物浆连续生成器，自动连续混合生成水合物浆，可大规模生产。

为了实现上述目的，本发明提出一种刮削式天然气水合物浆连续生成器，包括制浆系统、布液系统、温压控制系统和动力系统，其中：

所述制浆系统包括高压反应器、旋转轴、旋转刮片和搅拌桨，所述高压反应器顶侧设有注气口和注液口，所述高压反应器底侧设有水合物浆排液口，所述高压反应器中心设有贯穿的旋转轴，所述旋转轴上设有所述旋转刮片和搅拌桨，所述旋转刮片正对所述高压反应器的内侧壁，所述搅拌桨置于所述高压反应器内底侧；

所述布液系统包括布液器，所述布液器上设有若干均匀设置的布液口，所述布液器位于所述高压反应器内顶侧，且所述布液器与所述注液口通连，所述布液口正对所述高压反应器的内侧壁；

所述温压控制系统包括夹套装置、制冷剂入口和制冷剂出口，所述夹套装置设于所述高压反应器外侧，所述夹套装置具有便于制冷剂流通的中空夹层，所述制冷剂入口设于所述夹套装置的底侧，所述制冷剂出口设于所述夹套装置的顶侧；

所述动力系统包括电机和磁力耦合传动器，所述电机通过所述磁力耦合传动器与所述旋转轴驱动连接。

进一步地，在所述的刮削式天然气水合物浆连续生成器中，所述旋转刮片包括叶片和撑接杆，所述叶片与所述高压反应器的内侧壁平行，所述撑接杆将所述叶片连接固定在所述旋转轴上。

进一步地，在所述的刮削式天然气水合物浆连续生成器中，所述布液器呈环状，所述布液器与所述高压反应器同轴心设置。

进一步地，在所述的刮削式天然气水合物浆连续生成器中，所述注液口外接设有柱塞泵。

进一步地，在所述的刮削式天然气水合物浆连续生成器中，所述温压控制系统还包括低温槽、热电阻测温计和测压装置，所述热电阻测温计和测压装置均设于所述夹套装置底侧，所述热电阻测温计和测压装置的检测感应端均穿设于所述高压反应器内部，所述制冷剂入口外接所述低温槽。

进一步地，在所述的刮削式天然气水合物浆连续生成器中，所述热电阻测温计的检测感应端位于所述高压反应器底侧段，所述测压装置的检测感应端位于所述高压反应器顶侧段。

进一步地，在所述的刮削式天然气水合物浆连续生成器中，所述热电阻测温计和测压装置的检测感应端均置于所述旋转刮片与所述高压反应器的内侧壁之间。

进一步地，在所述的刮削式天然气水合物浆连续生成器中，所述磁力耦合传动器固定在所述高压反应器顶端外侧，所述磁力耦合传动器与所述高压反应器之间设有密封圈。

进一步地，在所述的刮削式天然气水合物浆连续生成器中，所述磁力耦合传动器包括外转子、隔离罩和内转子，所述外转子与所述电机的驱动轴连接，所述内转子与所述旋转轴连接，所述隔离罩设于所述外转子和内转子之间，所述旋转轴与所述高压反应器顶侧的连接处设有轴承。

进一步地，在所述的刮削式天然气水合物浆连续生成器中，所述高压反应器底侧设有支架。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：

(1)用磁力耦合传递扭矩，带动旋转刮片制备片状水合物，同时借助同轴搅拌桨将水合物与液态水混合成水合物浆。使反应处于完全密封中，防止了天然气水合物的高压泄漏。

(2)高压反应器上部内置环形布液器，将水喷淋至高压反应器内壁使其均匀铺展，增加气与水的接触面积，加速水合物生成。

(3)转轴上连接旋转刮片，性能稳定且结构简单，易于通过控制进料的质量流量和旋转速度控制水合物中的含气率，提高制取的效率。

(4)本发明可实现连续、大规模生产水合物浆，预期能为天然气固态储运提供技术参考。

附图说明

图1为本发明中刮削式天然气水合物浆连续生成器的结构示意图；

图2为图1中a-a剖面结构示意图。

其中：高压反应器1、注气口11、注液口12、水合物浆排液口13、旋转轴21、轴承22、旋转刮片23、搅拌桨24、布液器31、布液口32、夹套装置4、制冷剂入口41、制冷剂出口42、中空夹层43、热电阻测温计51、测压装置52、电机6、磁力耦合传动器7、外转子71、隔离罩72、内转子73、密封圈8、支架9。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的刮削式天然气水合物浆连续生成器进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，本发明提出一种刮削式天然气水合物浆连续生成器，包括制浆系统、布液系统、温压控制系统和动力系统。

具体地，制浆系统包括圆柱形高压反应器1、旋转轴21、旋转刮片23和搅拌桨24，高压反应器1顶侧设有注气口11和注液口12，高压反应器1底侧中心位置处设有水合物浆排液口13，高压反应器1中心设有贯穿的旋转轴21，旋转轴21上设有旋转刮片23和搅拌桨24，旋转刮片23正对高压反应器1的内侧壁，搅拌桨24置于高压反应器1内底侧；旋转刮片23包括叶片和撑接杆，叶片与高压反应器1的内侧壁平行，撑接杆将叶片连接固定在旋转轴21上。高压反应器1底侧设有支架9，便于从水合物浆排液口13导出水合物浆。

同时，如图1和图2所示，布液系统包括呈环状的布液器31，布液器31上设有若干均匀设置的布液口32，布液器31位于高压反应器1内顶侧，布液器31与高压反应器1同轴心设置，且布液器31与注液口12通连，注液口12外接设有柱塞泵，布液口32正对高压反应器1的内侧壁。

进一步地，如图1所示，温压控制系统包括夹套装置4、制冷剂入口41、制冷剂出口42、低温槽、热电阻测温计51和测压装置52，夹套装置4包裹设于高压反应器1外侧，夹套装置4具有便于制冷剂流通的中空夹层43，制冷剂入口41外接低温槽，制冷剂入口41设于夹套装置4的底侧，制冷剂出口42设于夹套装置4的顶侧。热电阻测温计51和测压装置52均设于夹套装置4底侧，热电阻测温计51和测压装置52的检测感应端均穿设于高压反应器1内部，检测感应端均置于旋转刮片23与高压反应器1的内侧壁之间，且热电阻测温计51的检测感应端位于高压反应器1底侧段，测压装置52的检测感应端位于高压反应器1顶侧段。

此外，如图1所示，动力系统包括电机6和磁力耦合传动器7，电机6通过磁力耦合传动器7与旋转轴21驱动连接。磁力耦合传动器7固定在高压反应器1顶端外侧，磁力耦合传动器7与高压反应器1之间设有密封圈8。磁力耦合传动器7包括外转子71、隔离罩72和内转子73，外转子71与电机6的驱动轴连接，内转子73与旋转轴21连接，隔离罩72设于外转子71和内转子73之间，旋转轴21与高压反应器1顶侧的连接处设有轴承22。

具体操作情况如下：

将天然气通过注气口11导入高压反应器1内，由于天然气的不断输入，使高压反应器1内形成高压环境，制冷剂从低温槽处通过制冷剂入口41进入夹套装置4的中空夹层43内，使高压反应器1内形成低温环境。热电阻测温计51和测压装置52检测高压反应器1内的温压变化，以便随时进行调控。

将液态水通过柱塞泵从注液口12导入布液器31，液态水从布液口32喷洒在高压反应器1的内侧壁上，液态水靠重力以一定的速度自上而下缓慢流过高压反应器1的内侧壁。在密闭的环境下，随温度降低和压力的升高，天然气能够在高压反应器1内溶于液态水中，溶解有天然气的液态水在高压反应器1内侧壁遇冷，一部分凝结成天然气水合物的形态吸附在高压反应器1内侧壁上，另一部分未结冰的混合液顺着高压反应器1内侧壁流至高压反应器1底部。电机6启动，通过磁力耦合传动器7控制旋转轴21旋转，带动旋转刮片23和搅拌桨24同步持续转动，旋转刮片23刮削高压反应器1内侧壁上凝结的一定厚度的片状天然气水合物，片状天然气水合物持续剥落，跌落至底部未结冰的混合液内，搅拌桨24将片状天然气水合物和混合液搅拌均匀形成天然气水合物浆，天然气水合物浆从高压反应器1底侧的水合物浆排液口13处流出。

综上，在本实施例中，提出的刮削式天然气水合物浆连续生成器，(1)用磁力耦合传递扭矩，带动旋转刮片制备片状水合物，同时借助同轴搅拌桨将水合物与液态水混合成水合物浆。使反应处于完全密封中，防止了天然气水合物的高压泄漏。(2)高压反应器上部内置环形布液器，将水喷淋至高压反应器内壁使其均匀铺展，增加气与水的接触面积，加速水合物生成。(3)转轴上连接旋转刮片，性能稳定且结构简单，易于通过控制进料的质量流量和旋转速度控制水合物中的含气率，提高制取的效率。(4)本发明可实现连续、大规模生产水合物浆，预期能为天然气固态储运提供技术参考。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。