基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020835137.X (22)申请日 2020.05.19 (73)专利权人 河南理工大学 地址 454003 河南省焦作市高新区世纪大 道2001号 (72)发明人 温兴琳卢晓冉刘真周华健 张亚娟王兰云 (74)专利代理机构 北京高沃律师事务所 11569 代理人 杜阳阳 (51)Int.Cl. B01J 19/08(2006.01) B01J 10/00(2006.01) B01J 4/00(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新。

2、型名称 一种基于双电极静电喷雾法的气体水合物 生成装置 (57)摘要 本实用新型公开了一种基于双电极静电喷 雾法的气体水合物生成装置。 该装置包括： 高压 静电发生器、 循环泵、 反应釜、 金属毛细管、 雾化 喷头、 环形电极、 金属网格电极板、 用于实现反应 釜中水溶液的循环的第一流体管路和用于向反 应釜中通入气体的第二流体管路； 高压静电发生 器向金属毛细管和环形电极供电； 金属毛细管从 反应釜上壁插入反应釜； 雾化喷头与金属毛细管 的下端连接， 且内表面做绝缘处理； 环形电极位 于雾化喷头的下方， 且环形电极表面做绝缘处 理； 金属网格电极板位于环形电极下方， 且接地； 金属网格电极板与。

3、反应釜以及反应釜中的水溶 液均绝缘。 本实用新型雾化产生的液滴具有更小 的粒径、 更好的方向性， 雾群分布更为均匀， 提高 了气体水合速度。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 212167394 U 2020.12.18 CN 212167394 U 1.一种基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置， 其特征在于， 包括： 高压静电发 生器、 第一流体管路、 第二流体管路、 循环泵、 反应釜、 金属毛细管、 雾化喷头、 环形电极和金 属网格电极板； 所述高压静电发生器， 分别向所述金属毛细管、 所述环形电极和所述金属网格电极板 供电； 所述金属毛细管， 从所述反应釜上壁插入所述反应釜。

4、； 所述雾化喷头， 与所述金属毛细管的下端连接， 且内表面做绝缘处理； 所述环形电极， 位于所述雾化喷头的下方， 且表面做绝缘处理； 所述金属网格电极板， 位于所述环形电极下方， 且接地； 所述金属网格电极板与所述反 应釜以及所述反应釜中的水溶液均绝缘； 所述第一流体管路， 包括第一液体管路和第二液体管路， 所述第一液体管路的一端与 所述反应釜壁上开设的液体流通口连接， 所述第一液体管路的另一端与所述循环泵的进口 连接， 所述第二液体管路的一端与所述循环泵的出口连接， 所述第二液体管路的另一端与 所述金属毛细管的上端连接； 所述第二流体管路， 一端与供气装置连接， 另一端插入所述反应釜中。 2。

5、.根据权利要求1所述的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置， 其特征在于， 所述装置还包括第三流体管路， 所述第三流体管路的一端与所述供气装置连接， 另一端通 过第一阀门与所述第一液体管路连通。 3.根据权利要求1所述的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置， 其特征在于， 所述装置还包括用于向所述反应釜中加入水合物促进剂的进样器， 所述进样器的液体出口 靠近所述反应釜中的水溶液表面。 4.根据权利要求1所述的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置， 其特征在于， 所述金属毛细管与所述第二液体管路通过绝缘橡胶连接。 5.根据权利要求1所述的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置， 其。

6、特征在于， 所述反应釜的外部包设有冷却层夹套。 6.根据权利要求1所述的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置， 其特征在于， 所述反应釜中安装有用于测量反应釜中气相压力的压力传感器和用于测量反应釜中水溶 液温度和反应釜内壁的温度传感器。 7.根据权利要求1所述的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置， 其特征在于， 所述第一液体管路上安装有第二阀门， 所述第二液体管路上安装有流量阀。 8.根据权利要求1-7任一项所述的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置， 其 特征在于， 所述金属网格电极板位于所述反应釜内部， 所述金属网格电极板的外表面以及 所述反应釜与所述金属网格电极板相接触的部。

7、分均做绝缘处理。 9.根据权利要求1-7任一项所述的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置， 其 特征在于， 所述装置还包括安装在反应釜外侧底部的电极板固定结构， 所述金属网格电极 板通过所述电极板固定结构固定于所述反应釜的外侧底部， 且所述金属网格电极板与所述 反应釜绝缘。 10.根据权利要求9所述的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置， 其特征在 于， 所述电极板固定结构为绝缘槽， 所述绝缘槽的槽口与所述反应釜底部连接， 所述金属网 权利要求书 1/2 页 2 CN 212167394 U 2 格电极板设置于所述绝缘槽内部， 且不与所述反应釜接触。 权利要求书 2/2 页 3 CN 。

8、212167394 U 3 一种基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置 技术领域 0001 本实用新型涉及水合物生产领域， 特别是涉及一种基于双电极静电喷雾法的气体 水合物生成装置。 背景技术 0002 水合物技术可应用于天然气储运、 污水处理、 海水淡化、 混合气体分离、 水溶液浓 缩以及水合物蓄冷等领城， 而该技术成功应用的关键在于如何强化水合物快速生成。 寻求 高效的气体水合物制备过程和强化措施、 增加气体分子与水分子的结合率、 提高其生成速 率是实现水合物技术广泛工业化应用的关键， 对水合物技术的发展具有非常重要的意义。 0003 传统的促进气液接触的技术有搅拌法、 鼓泡法、 喷雾法。

9、。 搅拌法存在高压搅拌引起 的机械可靠性问题以及水合物生成后期液体粘度增大， 影响机械搅拌的效率。 鼓泡法由于 使用的孔板孔径很小， 容易在孔板上生成水合物造成堵塞， 进一步影响水合物进气， 影响整 个反应继续进行。 传统喷雾法在喷射过程中喷嘴表面生成的水合物易堵塞喷嘴， 而且， 传统 喷雾法生产水合物的速度和雾化效果均不是很理想。 实用新型内容 0004 本实用新型的目的是提供一种基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置， 能 够显著提高气体水合物的生产速率。 0005 为实现上述目的， 本实用新型提供了如下方案： 0006 一种基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置， 包括： 高压静电发。

10、生器、 第一 流体管路、 第二流体管路、 循环泵、 反应釜、 金属毛细管、 雾化喷头、 环形电极和金属网格电 极板； 0007 所述高压静电发生器， 分别向所述金属毛细管和所述环形电极和所述金属网格电 极板供电； 0008 所述金属毛细管， 从所述反应釜上壁插入所述反应釜； 0009 所述雾化喷头， 与所述金属毛细管的下端连接， 且内表面做绝缘处理； 0010 所述环形电极， 位于所述雾化喷头的下方， 且表面做绝缘处理； 0011 所述金属网格电极板， 位于所述环形电极下方， 且接地； 所述金属网格电极板与所 述反应釜以及所述反应釜中的水溶液均绝缘； 0012 所述第一流体管路， 包括第一液体。

11、管路和第二液体管路， 所述第一液体管路的一 端与所述反应釜壁上开设的液体流通口连接， 所述第一液体管路的另一端与所述循环泵的 进口连接， 所述第二液体管路的一端与所述循环泵的出口连接， 所述第二液体管路的另一 端与所述金属毛细管的上端连接； 0013 所述第二流体管路， 一端与供气装置连接， 另一端插入所述反应釜中。 0014 可选的， 所述装置还包括第三流体管路， 所述第三流体管路的一端与所述供气装 置连接， 另一端通过第一阀门与所述第一液体管路连通。 说明书 1/5 页 4 CN 212167394 U 4 0015 可选的， 所述装置还包括用于向所述反应釜中加入水合物促进剂的进样器， 所。

12、述 进样器的液体出口靠近所述反应釜中的水溶液表面。 0016 可选的， 所述金属毛细管与所述第二液体管路通过绝缘橡胶连接。 0017 可选的， 所述反应釜的外部包设有冷却层夹套。 0018 可选的， 所述反应釜中安装有用于测量反应釜中气相压力的压力传感器和用于测 量反应釜中水溶液温度和反应釜内壁的温度传感器。 0019 可选的， 所述第一液体管路上安装有第二阀门， 所述第二液体管路上安装有流量 阀。 0020 可选的， 所述金属网格电极板位于所述反应釜内部， 所述金属网格电极板的外表 面以及所述反应釜与所述金属网格电极板相接触的部分均做绝缘处理。 0021 可选的， 所述装置还包括安装在反应釜。

13、外侧底部的电极板固定结构， 所述金属网 格电极板通过所述电极板固定结构固定于所述反应釜的外侧底部， 且所述金属网格电极板 与所述反应釜绝缘。 0022 可选的， 所述电极板固定结构为绝缘槽， 所述绝缘槽的槽口与所述反应釜底部连 接， 所述金属网格电极板设置于所述绝缘槽内部， 且不与所述反应釜接触。 需要注意的是， 此处的电极板也可以是非网格电极板， 比如其他材质的实心电极板。 0023 根据本实用新型提供的具体实施例， 本实用新型公开了以下技术效果： 本实用新 型提供的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置在金属毛细管和金属网格电极板 之间形成静电场， 当雾化喷头喷出的液滴受到的静电力和重力。

14、超过液体表面张力作用的束 缚时， 会进一步雾化。 同时液滴在电场的作用下发生极化， 强化了液体雾化程度。 在液滴经 过环形电极的中空部分， 在环形电极的作用下， 液滴向四周分散， 减少雾滴之间的碰撞， 增 加了气体分子与水分子的接触面积， 提高了水合率。 与传统雾化方式相比， 本实用新型雾化 产生的液滴具有更小的粒径、 更好的方向性， 雾群分布更为均匀， 显著提高了气体水合速 度。 附图说明 0024 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例 中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本实用新型的 一些实施例， 对于本领域普通技术人员。

15、来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这 些附图获得其他的附图。 0025 图1为本实用新型实施例1提供的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置 的结构示意图； 0026 图2为本实用新型实施例2提供的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置 的结构示意图。 具体实施方式 0027 下面将结合本实用新型实施例中的附图， 对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例， 而不是全部的 实施例。 基于本实用新型中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 说明书 2/5 页 5 CN 212167394 U 5。

16、 所获得的所有其他实施例， 都属于本实用新型保护的范围。 0028 为使本实用新型的上述目的、 特征和优点能够更加明显易懂， 下面结合附图和具 体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。 0029 实施例1 0030 图1为本实用新型实施例1提供的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置 的结构示意图， 如图1所示， 本实施例提供的气体水合物生成装置包括高压静电发生器1、 第 一流体管路、 第二流体管路20、 循环泵8、 反应釜6、 金属毛细管12、 雾化喷头3、 环形电极4和 金属网格电极板5。 其中， 雾化喷头3、 环形电极4和金属网格电极板5均设置于反应釜6内部， 金属毛细管12从反应釜。

17、6上壁插入反应釜6， 金属毛细管12的下端可以通过焊接的方式连接 雾化喷头3， 雾化喷头3的下方设置有环形电极4， 环形电极4下方设置有金属网格电极板5。 高压静电发生器1分两路分别向环形电极4、 金属毛细管12和属网格电极板供电， 金属网格 电极板5接地， 在金属毛细管上施加高压， 液体以一定的流量从带电的金属毛细管流出时， 液滴在静电力的作用下， 最终会破碎成微粒， 在电场力的作用下运动。 金属毛细管12与金属 网格电极板5之间形成的电势差使雾化喷头3喷出的液滴进一步形成水雾喷射到反应釜6， 同时， 雾化喷头3喷出的液滴在经过环形电极4的中空部分时， 在环形电极4的作用下， 也会 进一步雾。

18、化， 同时向四周分散。 也就是说， 在金属毛细管12与金属网格电极板5之间静电场 以及环形电极4的作用下， 雾化喷头3喷出的液滴进一步雾化， 形成粒径更小的液滴， 带电雾 滴在电荷之间斥力作用下， 弥散程度加大， 增大了液滴与反应釜6中气体的接触面积， 提高 了气体分子与水分子的水合率。 同时， 在环形电极4的作用下， 液滴向四周分散， 进一步增大 了液滴与反应釜6中气体的接触面积， 提高了气体分子与水分子的水合率。 第一流体管路包 括第一液体管路18和第二液体管路19， 第一液体管路18的一端与反应釜6壁上开设的液体 流通口连接， 第一液体管路18的另一端与循环泵8的进口连接， 第二液体管路。

19、19的一端与循 环泵8的出口连接， 第二液体管路19的另一端与金属毛细管12的上端连接， 在循环泵8的作 用下， 反应釜6中的液体通过第一流体管路实现了循环。 第二流体管路20一端与供气装置连 接， 另一端插入所述反应釜6中， 以实现供气装置向反应釜6中通气， 通入反应釜6中的气体 与反应釜6中的雾化液滴相水合形成气体水合物。 0031 在本实施例中， 图1所示的金属网格电极板5与反应釜内壁固定连接， 不与水溶液 接触， 当然， 金属网格电极板5也可以与水溶液相接触。 无论在上述哪种情况， 均需要对金属 网格电极板的外表面以及反应釜与金属网格电极板相接触的部分做绝缘处理， 以保障安全 性。 0。

20、032 在本实施例中， 雾化喷头3和环形电极4上的电压可调， 高压静电发生器1的高压直 流电源的可调范围可以是0100kV， 功率是3050W， 雾化喷头3的电压范围可以为0 20kV， 环形电极的电压范围可以为020kV， 喷射压力范围可以为1704000kPa。 0033 在本实施例中， 环形电极4与金属网格电极的上下距离可调。 雾化喷头3中有气流 通道， 能够喷出气体或液体， 雾化喷头3的喷雾锥角为0120o。 金属毛细管12的管长度可调 节范围为1325mm。 0034 在本实施例中， 作为一种可选的实施方式， 雾化喷头3还与气源连接， 通过向雾化 喷头3中通入气体， 采用气体定期对雾。

21、化喷头3的喷嘴进行加压吹扫， 防止喷嘴处水合物堵 塞。 具体为： 本实施例提供的装置还包括第三流体管路， 所述第三流体管路的一端与供气装 说明书 3/5 页 6 CN 212167394 U 6 置连接， 另一端通过第一阀门17与所述第一液体管路18连通。 关闭第一液体管路18上的第 二阀门16， 打开缓冲罐10上与第三流体管路连接的第三阀门21以及第三流体管路上的第一 阀门17， 利用循环泵8定期对流经喷嘴的气流加压吹扫， 防止喷嘴处水合物堵塞。 0035 作为一种可选的实施方式， 供气装置包括高压气源和缓冲罐10， 缓冲罐10置于高 压气源和反应釜6之间， 起到稳压稳流的作用。 0036 。

22、在本实施例中， 所述雾化喷头3与所述金属毛细管12的下端连接， 且内表面做绝缘 处理， 用于防止金属毛细管12与雾化喷头3的喷嘴形成电流通路， 作为一种可选的实施方 式， 通过在雾化喷头3的表面喷涂聚四氟乙烯来对其表面进行绝缘处理。 所述环形电极4表 面做绝缘处理， 作为一种可选的实施方式， 环形电极4表面用喷涂聚四氟乙烯绝缘或者采用 铂电极或钛电极。 0037 作为一种可选的实施方式， 反应釜6上部安装有进样器9， 且进样器9的出口靠近水 面， 由进样器9注射流态水合物促进剂， 包括液体促进剂、 纳米颗粒等。 0038 作为一种可选的实施方式， 金属毛细管12与第二液体管路19之间采用绝缘橡。

23、胶连 接， 以避免高压电沿着循环管接触水直接带电形成电解水。 0039 作为一种可选的实施方式， 第一液体管路18上安装有第二阀门16， 第二液体管路 19上安装有流量阀15， 流量阀15用于控制经金属毛细管12进入反应釜6的循环水流量。 0040 作为一种可选的实施方式， 反应釜6外部包设有冷却层夹套23， 冷却层夹套23上部 一侧有冷却液进口22， 下部另一侧有冷却液出口24， 构成维持储存罐低温的降温结构。 0041 作为一种可选的实施方式， 对循环泵8做低温保护处理， 其中循环泵8可以为气动 泵。 0042 作为一种可选的实施方式， 反应釜6安装有压力传感器13、 第一温度传感器14和。

24、第 二温度传感器25， 分别用于检测反应釜6中气相压力以及反应釜内壁和水溶液的温度。 0043 作为一种可选的实施方式， 反应釜6外壁安装有温度探测器2检测冷却液温度。 0044 作为一种可选的实施方式， 循环泵8上接有蓄能器， 可实现间歇式和连续式供水。 0045 实施例2 0046 如图2所示， 本实施例与实施例1的不同之处在于金属网格电极5设置在反应釜6外 侧的底部， 而且， 此处的电极板可以为非网格电极板。 在本实施例中， 气体水合物生成装置 还包括安装于反应釜外侧底部的电极板固定结构， 所述电极板通过所述电极板固定结构固 定于所述反应釜的外侧底部， 且所述电极板与所述反应釜绝缘。 具。

25、体可以为： 该电极板固定 结构为绝缘槽7， 绝缘槽7的槽口与反应釜6底部连接， 形成一密闭空间， 电极板设置于所述 绝缘槽7内部， 电极板与反应釜6金属壁面之间不接触。 在此种情况下， 无需对电极板做绝缘 处理。 其中绝缘槽7可拆卸。 其余与实施例1相同。 0047 本实用新型提供的基于双电极静电喷雾法的气体水合物生成装置中雾化喷头喷 出的液滴经过环形电极的中空部分， 在环形电极的作用下， 液滴带同种电荷而相互排斥并 向四周分散， 增加了气体分子与水分子的接触面积， 提高了水合率。 同时在金属毛细管与金 属网格电极板之间的静电场以及环形电极的作用下， 雾化喷头喷出的液滴进一步雾化， 粒 径变得。

26、更小， 进一步增加了气体分子与水分子的接触面积， 提高了水合率。 此外液滴在电场 的作用下发生极化， 提高了气体分子与水分子的水合速度。 与传统雾化方式相比， 本实用新 型雾化产生的液滴具有更小的粒径、 更好的方向性， 雾群分布更为均匀显著提高了气体水 说明书 4/5 页 7 CN 212167394 U 7 合速度。 0048 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 0049 本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例 的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想； 同时， 对于本领域的一般技术 人员， 依据本实用新型的思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。 综上所述， 本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。 说明书 5/5 页 8 CN 212167394 U 8 图1 说明书附图 1/2 页 9 CN 212167394 U 9 图2 说明书附图 2/2 页 10 CN 212167394 U 10 。