一種半連續(xù)活塞式水合物餅生成裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半連續(xù)活塞式水合物餅生成裝置，屬于水合物技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著天然氣資源在國(guó)民生產(chǎn)和生活中的地位日益重要，加快發(fā)展天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)也就成為有效利用天然氣資源的關(guān)鍵。目前，實(shí)際應(yīng)用的儲(chǔ)運(yùn)方式有:通過(guò)管道在壓力下以氣態(tài)輸送(PNG)和利用低溫技術(shù)將天然氣液化(LNG)。世界上目前約有75%的天然氣采用管道輸送。天然氣管道輸送技術(shù)相對(duì)成熟，但是管道建設(shè)投資巨大，約占整個(gè)天然氣工業(yè)投資的三分之一。天然氣液化法是目前天然氣遠(yuǎn)洋儲(chǔ)運(yùn)的主要手段，該技術(shù)輸送了天然氣總量的25%。但是該法需要低溫制冷，能耗高，工廠建設(shè)之初投資巨大，技術(shù)要求高。我國(guó)有大量的邊遠(yuǎn)零散的氣田，井口壓力高但總體儲(chǔ)量又有限，以PNG法和LNG法輸送不具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，這些氣田的開(kāi)采和利用需要新型天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)。
[0003]以天然氣水合物的形式儲(chǔ)運(yùn)天然氣是一種新興的安全可靠得儲(chǔ)運(yùn)新方法，并且可以大幅度降低儲(chǔ)運(yùn)費(fèi)用。水合物儲(chǔ)運(yùn)天然氣是指在一定的壓力和溫度下，按比例將天然氣和水進(jìn)行水合反應(yīng)，固化成水合物后進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)的方法。由于在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，Im3的天然氣水合物理論上可以?xún)?chǔ)存150-180m3的天然氣，因此可以在較低的溫度(_5_15°C )和壓力(l-2MPa)下以水合物的形式儲(chǔ)運(yùn)天然氣。水合物儲(chǔ)運(yùn)天然氣技術(shù)不僅可以有效的利用油田伴生氣，而且對(duì)于海上浮式采油、儲(chǔ)油和卸油系統(tǒng)伴生氣的收集也是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了使天然氣生成水合物連續(xù)快速生成并且便于運(yùn)輸，本發(fā)明提供了一種半連續(xù)活塞式水合物餅生成裝置，該裝置數(shù)控系統(tǒng)能夠控制反應(yīng)釜順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，促使氣液兩相混合充分，并通過(guò)控制溫度和壓力條件，使流動(dòng)的兩相中快速生成水合物；反應(yīng)釜活塞在其兩側(cè)壓差作用下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將生成的水合物壓縮成圓餅狀，便于天然氣水合物儲(chǔ)存和運(yùn)輸；該裝置的伸縮裝卸桿和反應(yīng)釜堵頭設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)方便拆卸；該裝置可以精準(zhǔn)的采集并控制反應(yīng)溫度和壓力條件。該裝置造價(jià)較低，其發(fā)明對(duì)于天然氣水合物法儲(chǔ)存運(yùn)輸具有重要的意義。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種半連續(xù)活塞式水合物餅生成裝置，該半連續(xù)活塞式水合物餅生成裝置包括反應(yīng)釜2、溫度控制系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0006]所述反應(yīng)釜2采用316不銹鋼，反應(yīng)釜2兩端由反應(yīng)釜堵頭I密封，反應(yīng)釜堵頭I結(jié)構(gòu)分為上部、中部和下部；反應(yīng)釜堵頭I上部設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的堵頭槽口 15，在反應(yīng)釜堵頭I的中部與堵頭槽口 15對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置兩個(gè)堵頭擋片16，反應(yīng)釜堵頭I下部安裝兩個(gè)橡膠圈9 ;反應(yīng)釜堵頭I內(nèi)部安裝電熱絲7，在反應(yīng)釜2的兩端分別設(shè)有氣液入口 5、排氣口 4和安全閥接口 13 ;反應(yīng)釜2內(nèi)安置活塞3 ;在安全閥13與反應(yīng)釜堵頭I間的反應(yīng)釜2內(nèi)壁安裝位置可調(diào)的活塞擋片6 ;反應(yīng)釜堵頭I和反應(yīng)釜2間通過(guò)橡膠圈9密封，反應(yīng)釜堵頭I上的堵頭擋片16與反應(yīng)釜I配合卡緊；反應(yīng)釜2安裝在旋轉(zhuǎn)支架上，旋轉(zhuǎn)支架與旋轉(zhuǎn)軸14相連，旋轉(zhuǎn)軸14安裝在空氣浴操作臺(tái)12中部；在空氣浴操作臺(tái)12下端安裝伸縮桿11，伸縮桿11頂部安裝旋轉(zhuǎn)伸縮式拆卸頭8 ；
[0007]所述溫度控制系統(tǒng)包含數(shù)控臺(tái)22和空氣浴操作臺(tái)12，反應(yīng)釜2放置在空氣浴操作臺(tái)12中，保持低溫；
[0008]所述數(shù)控系統(tǒng)包含數(shù)控臺(tái)22、排氣口 4、高壓氣源17、液體源18支架旋轉(zhuǎn)軸14、旋轉(zhuǎn)軸電動(dòng)機(jī)20、伸縮桿11和伸縮桿電動(dòng)機(jī)21 ;數(shù)控臺(tái)22控制高壓氣源17和液體源18向反應(yīng)釜內(nèi)注氣注液體，操控臺(tái)22控制旋轉(zhuǎn)軸電動(dòng)機(jī)20使支架旋轉(zhuǎn)軸14轉(zhuǎn)動(dòng)，使反應(yīng)釜順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)180度，數(shù)控臺(tái)22控制旋轉(zhuǎn)伸縮式拆卸頭8伸縮進(jìn)而卡緊反應(yīng)釜堵頭I上部的兩個(gè)堵頭槽口 15，通過(guò)旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)將反應(yīng)釜堵頭I從反應(yīng)釜2上裝卸，數(shù)控臺(tái)22控制伸縮桿電動(dòng)機(jī)21，使伸縮桿11沿桿的軸向前后伸縮，將反應(yīng)釜堵頭I移動(dòng)到反應(yīng)釜2與空氣浴操作臺(tái)12之間，或?qū)⒎磻?yīng)釜堵頭I移回到反應(yīng)釜2上，伸縮桿11分為長(zhǎng)度相同、內(nèi)徑依次增大的四段，伸縮桿11內(nèi)徑最大的一段與伸縮桿電動(dòng)機(jī)21相連，伸縮桿11內(nèi)徑最小的一段與旋轉(zhuǎn)伸縮式拆卸頭8相連；
[0009]所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包含計(jì)算機(jī)30、溫壓傳感器23，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并采集反應(yīng)釜2內(nèi)的溫度和壓力數(shù)據(jù)。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:這種半連續(xù)活塞式水合物餅生成實(shí)驗(yàn)裝置包含一個(gè)反應(yīng)釜、溫度控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)。反應(yīng)釜內(nèi)安放活塞，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞可將生成的水合物壓縮成圓餅狀；溫度控制系統(tǒng)可以精確的控制空氣浴操作臺(tái)的溫度，從而控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集溫度、壓力信號(hào)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析；數(shù)控系統(tǒng)控制液體源和高壓氣源向反應(yīng)釜內(nèi)注入定量液體和氣體并使反應(yīng)釜壓力達(dá)到設(shè)定值，另夕卜，數(shù)控系統(tǒng)控制旋轉(zhuǎn)軸電動(dòng)機(jī)使反應(yīng)釜按一定速率順時(shí)針和逆時(shí)針180度旋轉(zhuǎn)，從而使氣液兩相充分混合，促進(jìn)水合物生成，另外數(shù)控系統(tǒng)可控制伸縮桿和旋轉(zhuǎn)伸縮式拆卸頭進(jìn)行方便拆卸。其優(yōu)點(diǎn)是:
[0011]I)反應(yīng)釜能承受O — 15MPa的壓力和258 — 288K，可以滿(mǎn)足水合物的生成溫度和壓力條件；
[0012]2)反應(yīng)釜內(nèi)活塞可在一定行程內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，促使水合物生成并將其壓縮成圓餅狀；
[0013]3)反應(yīng)釜內(nèi)活塞擋片位置可調(diào)，可以控制活塞的行程和水合物餅的厚度；
[0014]4)反應(yīng)釜堵頭安裝的電熱絲可以局部加熱堵頭部分，使取出水合物餅后殘留的水合物融化，防止水合物殘?jiān)斐擅芊獠粐?yán)；
[0015]5)反應(yīng)釜堵頭的雙密封圈結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)堵頭的密封性；
[0016]6)旋轉(zhuǎn)伸縮式拆卸頭可以多方向伸縮，并與反應(yīng)釜堵頭配合，實(shí)現(xiàn)方便拆卸；
[0017]7)伸縮桿可以增強(qiáng)操作的連續(xù)性，增大反應(yīng)釜底部空間，有利于取出水合物餅；
[0018]8)空氣浴操作臺(tái)內(nèi)保持低溫，可防止從反應(yīng)釜取出的水合物餅分解；
[0019]9)系統(tǒng)造價(jià)相對(duì)較低；
[0020]10)對(duì)于水合物法驚醒天然氣儲(chǔ)存運(yùn)輸具有重要意義。
【附圖說(shuō)明】