УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗОГИДРАТОВ Российский патент 2001 года по МПК B01D9/00 

Изобретение относится к области устройств общего назначения для осуществления различных химических и физических процессов, связанных с получением газогидратных композиций, например, для обработки воды дегазацией, т.е. освобождением от растворенных газов с целью опреснения и обессоливания воды, очистки и осушения газов, сублимирования продуктов или транспорта газа в твердом состоянии, дегазификации жидкостей.

Известно устройство для получения газогидратов из воды и гидратообразующего газа (CO, фреон, метан, пропан и др.), состоящее из герметичной охлаждаемой камеры и размещенной внутри ее механической мешалки (см. А.А.Истомин, В. С. Якушев. Газовые гидраты в природных условиях, М.: Недра, 1992, с. 20-21).

Недостатком известного устройства является его низкая эффективность и производительность, вследствие невысокого выхода газогидратов. Данный недостаток обусловлен сложностью перемешивающего узла, выполненного в виде механической мешалки, разрушающей газогидратную корку при высоких давлениях.

Известно также принятое за прототип устройство для статической наработки газогидратов в герметичном реакторе, когда на его боковой поверхности из водного раствора поверхностно-активного вещества и гидратообразующего газа образовывалась газогидратная пленка (см. В.П Мельников, А.Н. Нестеров, В.В. Феклистов. Химия в интересах устойчивого развития. Издательство Сибирского отделения РАН, т. 6, N 1, 1998 г., с. 101).

Недостатком известного принятого за прототип устройства являются низкие производительность и эксплуатационные качества. Данный недостаток обусловлен конструктивными особенностями устройства, в частности ограниченной гидратоформирующей поверхностью герметичного реактора.

Целью настоящего изобретения является повышение производительности и эксплуатационных качеств устройства для получения газогидратов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для получения газогидратов в виде реактора, согласно изобретению последний выполнен в виде помещенных в термостат-холодильник опорного корпуса с днищем и съемной герметичной крышкой и оснащен датчиками измерения давления и температуры и устройствами для подачи рабочих агентов, причем крышка выполнена с вертикально направленными по всей высоте выполненного цилиндрическим опорного корпуса пластинами, выполненными съемными и установленными диаметрально противоположно направленными, как минимум в один ряд по периметру окружности, пластины могут быть установлены параллельно и иметь в разрезе форму дуг или форму трапеции и устанавливаться с возможностью непосредственной близости нижних концов от днища опорного корпуса, пластины могут быть установлены также с возможностью касания нижними концами днища опорного корпуса, нижние концы вертикально направленных по всей высоте опорного корпуса пластин могут быть объединены посредством горизонтальной кольцевой пластины, установленной с возможностью касания опорного корпуса и днища.

Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Выполнение реактора в виде помещенных в термостат-холодильник опорного цилиндрического корпуса с днищем и съемной герметичной крышкой и оснащенного датчиками измерения давления и температуры и устройствами для подачи рабочих агентов обеспечивает высокие эксплуатационные качества устройства в целом, гарантируя его надежность, долговечность, оптимальность условий получения газогидратов. Установка на герметичной крышке вертикально направленных по всей высоте опорного корпуса пластин, установленных диаметрально противоположно, как минимум в один ряд, по периметру окружности или параллельно, и имеющих в разрезе форму дуг или форму трапеции, в отличие от аналогов и прототипа, значительно увеличивает производительность устройства. Выполнение герметичной крышки съемной, а также возможность установки съемных пластин позволит обеспечить непрерывное получение газогидратов за счет быстрой взаимозаменяемости основных гидратоформирующих поверхностей (крышки или пластин). Объединение нижних концов вертикально направленных по всей высоте опорного корпуса пластин посредством горизонтальной кольцевой пластины, установленной с возможностью касания внутренних стенок опорного корпуса и днища, дает возможность быстро и без потерь вынуть из реактора весь образовавшийся газогидрат, включая образовавшиеся наросты газогидратов на цилиндрических стенках.

По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению заявителя, сущность заявляемого изобретения не следует главным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на достигаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована в производстве газогидратов с получением технического результата, заключающегося в эффективной, безопасной работе устройства с высокой производительностью.

Сущность заявляемого изобретения поясняется примером конкретного выполнения, где:
на фиг. 1 схематически изображено устройство для получения газогидратов; на фиг. 2 - то же, вид в разрезе.

Устройство для получения газогидратов представляет собой реактор, выполненный в виде помещенных в термостат-холодильник 1 цилиндрического опорного корпуса 2 с днищем 3 и съемной герметичной крышкой 4, которая снабжена упругой герметичной прокладкой 5. Герметичная крышка 4 оснащена датчиками температуры 6 и измерения давления 7 и устройствами для подачи и измерения рабочих агентов, натекатель газа 8 с газовым счетчиком 9, вентиль подачи воды 10 со счетчиком подачи воды 11. Съемная герметичная крышка 4 выполнена с жестко закрепленными вертикально направленными по всей высоте опорного корпуса 2 съемными пластинами 12, которые установлены в два ряда 13 по периметру окружностей 14, 15, одна из которых (14) в непосредственной близости к цилиндрической стенке 16 цилиндрического опорного корпуса 2, а вторая окружность 15 ближе к вертикальной оси цилиндрического опорного корпуса 2. Вертикально направленные по всей высоте опорного корпуса пластины 12 в каждом ряду установлены по периметру окружности диаметрально противоположно направленными друг к другу. Каждая вертикально направленная по всей высоте опорного корпуса пластина 12 в разрезе имеет форму дуги 17. Внешние грани 18 дуг 17, вертикально направленных по всей высоте опорного корпуса пластин 12 второго ряда 15, приближенного к вертикальной оси цилиндрического корпуса, входят в промежутки 19 между пластинами первого ряда 14, находящегося в непосредственной близости от цилиндрической стенки 16 цилиндрического опорного корпуса 2. Нижние концы 20 вертикально направленных по всей высоте опорного корпуса 2 пластин 12 объединены посредством горизонтальной кольцевой пластины 21, установленной с возможностью касания опорного корпуса 2 и днища 3.

Работа устройства для получения газогидратов осуществляется следующим образом.

Через вентиль подачи воды 10, установленный в съемной герметичной крышке 4, реактор заполняется необходимым количеством воды с добавкой поверхностно-активных веществ, и нагнетается газ до давления гидратообразования через натекатель газа 8 из расчета, что вертикально направленные по всей высоте опорного корпуса 2 пластины 12 оказываются в жидкости наполовину своей высоты. Количество воды и газа контролируются счетчиком подачи воды 11 и счетчиком газа 9. Соответствующая температура, при которой предполагается осуществить наработку газогидратов, и давление контролируются соответственно датчиками температуры 6 и измерения давления 7. При достижении соответствующих термобарических условий (доведения температуры воды до температуры гидратообразования для заданного давления) за счет охлаждения с помощью термостата-холодильника 1 герметично замкнутого съемной герметичной крышкой 4 цилиндрического опорного корпуса 2 в последнем начинается процесс наработки газогидратов на поверхностях вертикально направленных по всей высоте опорного корпуса 2 пластин 12 и на стенках 16 цилиндрического опорного корпуса 2. Контроль за процессом наработки газогидратов легко осуществляется по падению давления в герметичном цилиндре при помощи датчика измерения давления 7. Снижение давления в герметичном цилиндре компенсируют дополнительным нагнетанием газа через натекатель газа 8, тем самым поддерживая непрерывный процесс наработки газогидратов. О прекращении процесса наработки газогидратов судят по прекращению снижения давления, после чего приступают к выгрузке наработанного продукта путем вертикального поднятия съемной герметичной крышки 4, предварительно разгерметизировав герметичный замкнутый цилиндрический опорный корпус 2. Во время вертикального поднятия съемной герметичной крышки 4 с вертикально направленными по всей высоте опорного корпуса 2 пластинами 12, связанными между собой горизонтальной кольцевой пластиной 21, установленной с возможностью касания опорного корпуса 2 и днища 3 происходит очистка боковых стенок цилиндра от образовавшихся на них газогидратов. Газогидраты, вынутые из реактора, помещают в контейнер-хранилище. Цилиндрический корпус закрывают взаимозаменяемой съемной герметичной крышкой 4 и процесс продолжается. Процесс может продолжаться после очистки крышки от газогидратов и установки ее на место.

Предложенное устройство для получения газогидратов обладает высокими эксплуатационными качествами и позволяет при относительно невысоких энергетических затратах достичь высокой производительности.

Устройство относится к химическим технологиям, связанным с получением газогидратных композиций, например, для опреснения и обессоливания воды, очистки и осушения газов, сублимирования продуктов или транспорта газа в твердом состоянии. Устройство имеет форму реактора, выполненного в виде помещенных в термостат-холодильник цилиндрического корпуса с днищем и съемной герметичной крышкой. Корпус оснащен датчиками измерения давления и температуры и устройствами для подачи рабочих агентов. Крышка выполнена с вертикальными съемными пластинами, имеющими форму дуг или трапецеидальную форму. Пластины могут быть установлены с возможностью касания днища корпуса нижними концами. Технический результат состоит в повышении производительности и эксплуатационных качеств. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для получения газогидратов в виде реактора, отличающееся тем, что реактор выполнен в виде помещенных в термостат-холодильник опорного корпуса с днищем и съемной герметичной крышкой и оснащен датчиками измерения давления и температуры и устройствами для подачи рабочих агентов, причем крышка выполнена с вертикально направленными по всей высоте опорного корпуса пластинами. 2. Устройство для получения газогидратов п.1, отличающееся тем, что опорный корпус выполнен цилиндрическим. 3. Устройство для получения газогидратов по п.1, отличающееся тем, что пластины выполнены съемными. 4. Устройство для получения газогидратов по любому из п.1 или 3, отличающееся тем, что пластины установлены диаметрально противоположно направленными, как минимум, в один ряд по периметру окружности. 5. Устройство для получения газогидратов по любому из пп.1 или 3, отличающееся тем, что пластины установлены параллельно. 6. Устройство для получения газогидратов по любому из пп.1, 3, 4 и 5, отличающееся тем, что пластины в разрезе имеют форму дуг. 7. Устройство для получения газогидратов по любому из пп.1, 3, 4 и 5, отличающееся тем, что пластины в разрезе имеют форму трапеции. 8. Устройство для получения газогидратов по любому из пп.1 и 3 - 7, отличающееся тем, что пластины установлены с возможностью непосредственной близости нижних концов от днища опорного корпуса. 9. Устройство для получения газогидратов по любому из пп.1 и 3 - 7, отличающееся тем, что пластины установлены с возможностью касания нижними концами днища опорного корпуса. 10. Устройство для получения газогидратов по любому из пп.1 и 3 - 7, отличающееся тем, что нижние концы вертикально направленных по всей высоте опорного корпуса пластин объединены посредством горизонтальной кольцевой пластины, установленной с возможностью касания опорного корпуса и днища.