УСТРОЙСТВО КОМПРЕССИОННОГО ФОРМОВАНИЯ ГАЗОГИДРАТА Российский патент 2012 года по МПК C10L3/06 C10L3/10 C07C7/20 

Область техники

Настоящее изобретение относится к формовочному устройству для формования газогидрата компрессионным формованием, в частности к устройству для формования, подходящему для изготовления таблеток компрессионным формованием газогидрата в атмосфере газа высокого давления.

В основном для формования таблеток прессованием порошка выбирается устройство для формования, имеющее пару формовочных валков, имеющих формовочные углубления на их поверхности. Как показано на Фиг.6, например, устройство для формования имеет корпус 4, который содержит 2 формовочных валка 6а и 6b, расположенные близко друг к другу, загрузочное отверстие 2 для порошка в верхней части корпуса 4 и разгрузочное отверстие 3 для таблеток, которые были сформированы компрессионным формованием, в нижней части корпуса 4.

В устройстве для формования 1, имеющем вышеуказанную структуру, порошок подается на формовочные валки 6а и 6b шнековым транспортным устройством. Порошок прессуется и уплотняется в формовочных углублениях, сформированных на поверхности соответствующих валков 6а и 6b, чтобы превратиться в таблетки Р, эти таблетки Р затем выгружаются из разгрузочного отверстия 3.

Заявитель настоящего изобретения уже предлагал способ для увеличения степени заполнения газогидрата, для улучшения стабильности и безопасности во время транспортировки и хранения газогидрата или для улучшения выполнения операций загрузки/разгрузки газогидрата посредством процедуры, при которой исходный газ, содержащий метан в качестве основного компонента, такой как природный газ, приводится в газожидкостной контакт с водой при определенном условии давления и температуры (например, 5,4 МПа и 4°С), чтобы, таким образом, сформировать газогидрат, этот газогидрат затем формуется в таблетки посредством компрессионного формования парой вращающихся валков при указанном давлении атмосферы (например, патентный документ 1).

Патентный документ 1: Японская патентная заявка Kokai Публикация №2002-220353(1).

Раскрытие изобретения

Проблемы, которые должны решаться в изобретении

При использовании вышеописанного обычного формовочного устройства для таблетирования (пеллетирования) порошка в атмосфере высокого давления, поскольку исходный газ является огнеопасным газом или воспламеняющимся газом, таким как метан, то существуют требования для обеспечения каждого из подшипников механическим уплотнением таким образом, чтобы не допустить утечки газа высокого давления через указанные подшипниковые детали, что приводит к дорогостоящему формовочному устройству.

Средства для решения проблем

Настоящее изобретение предпочтительно для решения вышеуказанных обычных проблем имеет отличительные признаки: (1) устройство для компрессионного формования газогидрата, включающее: загрузочный бункер, который принимает газогидрат, образованный реакцией исходного газа с исходной водой при высоком давлении; пару формовочных валков, расположенных у верхнего участка открывающейся части загрузочного бункера; и шнековое транспортное устройство, которое подает газогидратный порошок в указанном загрузочном бункере на указанные формовочные валки, в котором указанные формовочные валки располагаются в емкости высокого давления, которая может повышать давление до указанного давления образования газогидрата; (2) устройство для компрессионного формования газогидрата, в котором указанное шнековое транспортное устройство располагается в указанной емкости высокого давления; (3) устройство для компрессионного формования газогидрата, в котором привод для приведения в действие указанных формовочных валков располагается в указанной емкости высокого давления; и (4) устройство для компрессионного формования газогидрата, в котором двигатель, формирующий привод для приведения в действие указанных формовочных валков, и/или двигатель для приведения в действие шнекового транспортного устройства является гидравлическим двигателем.

Эффект изобретения

Согласно изобретению, описываемому в пункте 1 формулы изобретения, поскольку формовочные валки располагаются в емкости высокого давления, позволяющей поддерживать ее давление до давления образования газогидрата, то не существует необходимости в применении дорогостоящего механического уплотнения, и, таким образом, энергозатраты могут быть сокращены.

Более того, только простая модификация, при которой обычно используемое устройство формования располагают в емкости высокого давления, позволяет использовать обычное устройство формования под высоким давлением, при котором формируется газогидрат.

Согласно изобретению, описываемому в пункте 2 формулы изобретения, шнековое транспортное устройство располагается в емкости высокого давления таким образом, что ось шнека шнекового транспортного устройства не проходит внутрь емкости высокого давления. Т.е. не существует необходимости в устройстве уплотнительного механизма, такого как, например, механическое уплотнение в части, где ось шнека проходит внутрь емкости высокого давления, что дополнительно уменьшает стоимость производства и, кроме того, предотвращает просачивание газа через пропускающую часть оси шнека.

Согласно изобретению, описываемому в пункте 3 формулы изобретения, поскольку привод для формовочных валков располагается в емкости высокого давления, то ведущий вал привода не проходит внутрь емкости высокого давления. Соответственно, в части, где ведущий вал проходит в емкость высокого давления, нет необходимости монтировать уплотнительный механизм, такой как механическое уплотнение, таким образом, обеспечивается уменьшение стоимости и не возникает утечка газа из указанной части проема.

Согласно изобретению, описанному в пункте 4 формулы изобретения, двигатель привода имеет вид гидравлического двигателя, таким образом, что не генерируется искра, которая наблюдается в электрическом двигателе, и, следовательно, не существует опасности воспламенения и взрыва в емкости высокого давления, даже в атмосфере высокого давления и воспламеняемого газа.

Краткое описание чертежей

[Фиг.1] Фигура 1 показывает систему устройства для производства газогидрата природного газа, снабженную устройством формования согласно настоящему изобретению.

[Фиг.2] Фигура 2 показывает примерный вид сверху варианта осуществления устройства формования согласно настоящему изобретению.

[Фиг.3] Фигура 3 показывает вид сбоку варианта осуществления устройства формования согласно настоящему изобретению.

[Фиг.4] Фигура 4 показывает вид сбоку другого варианта осуществления устройства формования согласно настоящему изобретению.

[Фиг 5] Фигура 5 показывает вид сбоку дополнительного варианта осуществления устройства формования согласно настоящему изобретению.

[Фиг.6] Фигура 6 показывает примерный вид сбоку устройства формования, имеющего обычные формовочные валки.

Описание ссылочных обозначений

1, 22 устройство для формования

2, 30 загрузочное отверстие

3, 31 разгрузочное отверстие

4 корпус

5а, 5b, 34, 42, 45 вращающийся вал

6а, 6b, 33а, 33b формовочный валик

35а, 35b, 35с, 35d подшипник

40 привод

41, 42 электрический двигатель

38 редуктор

36 синхронизатор

13, 47 загрузочный бункер

14 ось шнека

15, 46 шнек

43 шнековый перемещающий узел

20 аппарат формирования суспензии

21 аппарат обезвоживания

22 устройство для формования

23 холодильник

24 декомпрессионный аппарат

25 емкость высокого давления

26 устройство формования

27 крышка

28 болт

29 опорная стойка

32 опора

37, 39 опорный элемент

44а, 44b гидравлический двигатель

48 направляющая

50 механическое уплотнение

34а вращающийся вал

Лучший вариант осуществления изобретения

Варианты осуществления устройства формования согласно настоящему изобретению будут описываться ниже со ссылкой на Фиг.1-4.

Пример 1

Фигура 1 показывает схему системы устройства для производства газогидрата, снабженного устройством формования согласно настоящему изобретению. На Фиг.1 ссылочное обозначение 20 обозначает аппарат формирования суспензии, 21 обозначает обезвоживающий аппарат, 22 обозначает устройство формования, 23 обозначает холодильник и 24 обозначает декомпрессорный аппарат.

В аппарат формирования суспензии 20, поддерживаемый при определенных давлении и температуре (например, 5,4 МПа и 4°С), вводятся исходный газ g и исходная вода w и применяется метод перемешивания или метод вспенивания, чтобы привести в реакцию контактирования исходный газ g и исходную воду w и чтобы сформировать суспензию h1, содержащую газогидрат.

Затем, указанная суспензия обезвоживается в обезвоживающем аппарате 21 для получения газогидрата h2 в форме порошка, содержащего большие количества газогидрата.

Указанный порошкообразный газогидрат h2 подается в устройство для формования 22 для получения таблеток Р, имеющих приблизительную длину в диапазоне от 5 до 30 мм. Газогидратные таблетки Р охлаждаются в холодильнике 23, (например, до примерно -20°С), которые затем декомпримируются до атмосферного давления (0,1 МПа) декомпрессионным аппаратом 24. Декомпремированные таблетки Р хранятся в резервуаре для хранения (не показано), располагаемом на стороне выхода.

Далее будет раскрыто устройство для формования 22 газогидрата применительно к устройству для получения газогидрата, такому как показано на Фиг.1, ссылаясь на Фиг.2 и 3.

На Фиг.2 и 3 номер ссылки 25 обозначает емкость высокого давления, где емкость высокого давления снабжена крышкой 27, зафиксированной болтами 28. Емкость высокого давления закреплена на основании (не показано) опорными стойками 29, расположенными в нижней части емкости 25. В верхней части указанной емкости высокого давления расположено загрузочное отверстие 30 для порошкообразного газогидрата h2. В нижней части указанной емкости высокого давления 25 расположено разгрузочное отверстие 31 для разгрузки таблеток (пеллетов) Р.

В сформированной таким образом емкости 25 располагается опора 32. На опоре 32 устанавливается устройство формования 26, синхронизатор 36 и редуктор 38.

Привод 40, который вращает формовочные валки 33а и 33b, формирующий указанное формовочное устройство 26, состоит из электрического двигателя 41, редуктора 38 и синхронизатора 36, снабженного синхронной передачей. Вращающийся вал 42 электрического двигателя 41 проходит внутрь через боковую сторону 25а указанной емкости высокого давления 25, и механическое уплотнение 50 обеспечивается в месте проникновения.

Шнековый перемещающий узел 43 образован загрузочным бункером 47, который вмещает газогидрат h2, и шнеком 46, который продвигает газогидрат h2 в загрузочный бункер 47. Указанный шнек 46 прикреплен к вращающемуся валу 45 гидравлического двигателя 44а, расположенного внутри емкости высокого давления 25. Загрузочный бункер 47 указанного шнекового транспортного устройства 43 имеет направляющую 48, которая вводит газогидрат h2, подаваемый из загрузочного устройства в загрузочный бункер 47.

В устройстве для формования 22 газогидрата, имеющей такую конструкцию, внутреннее давление емкости высокого давления 25 то же самое, что и в указанном обезвоживающем аппарате 21. Таким образом, газогидрат h2, поступающий из обезвоживающего аппарата 21, может подаваться плавно без выброса, вызываемого разницей давления.

Порошкообразный газогидрат h2, подаваемый из указанного обезвоживающего аппарата 21, подается в загрузочный бункер 47 через загрузочное отверстие 30 и направляющую 48. Газогидрат h2 в загрузочном бункере 47 подается под давлением между формовочными валками 33а и 33b устройства формования 26 шнековым транспортным устройством 43. Подаваемый газогидрат h2 под давлением формуется компрессионным формованием в формовочных углублениях (не показаны), чтобы становиться газогидратными таблетками Р, которые затем выгружаются через разгрузочное отверстие 31 и хранятся в резервуаре для хранения или подобном (не показано).

Согласно примеру, поскольку вращающийся вал, проходящий внутрь емкости высокого давления 25, располагается только в одном месте электрического двигателя 41 устройства формования машины 26, то аппарат для формования 22 может изготавливаться при низкой стоимости.

Более того, таблетки могут производиться без разложения газогидрата в емкости высокого давления 25 и без утечки газогидрата оттуда.

Пример 2

Фигура 4 показывает вид сбоку дополнительного другого варианта осуществления устройства для формования согласно настоящему изобретению. Одинаковые ссылочные номера, что и на Фиг.2 и 3, имеют одинаковое название.

В устройстве для формования 22 электрический двигатель заменен гидравлическим двигателем 44b, и, более того, гидравлический двигатель 44b располагается в емкости высокого давления 25.

Согласно Примеру 2, поскольку вращающийся вал, проходящий внутрь емкости высокого давления 25, является единственным участком вращающегося вала 45 электрического двигателя 42 шнекового транспортного устройства 43, то уплотнительная часть располагается в одном месте. Следовательно, устройство для формования 22 может изготавливаться при низкой стоимости.

Кроме того, путем перехода от электрического двигателя в качестве двигателя к гидравлическому двигателю вероятность взрыва емкости высокого давления 25 уменьшается, даже если внутренняя атмосфера является огнеопасным газом, таким как природный газ, содержащий метан в качестве основного компонента.

Фигура 5 показывает вид сбоку дополнительного другого варианта осуществления устройства для формования согласно настоящему изобретению. Одинаковые ссылочные номера на Фиг.2-4 имеют одинаковое название.

В устройстве для формования 22 в варианте осуществления привод 40 для формовочных валков 33а и 33b и шнекового перемещающего узла 43 расположен в емкости высокого давления 25, и дополнительные позиции привода для приведения в действие шнека 46 указанного шнекового перемещающего узла 43 также располагаются в емкости высокого давления 25. Указанный привод является гидравлическим двигателем 44а.

Согласно Примеру 3, поскольку нет вращающегося вала, проходящего внутрь емкости высокого давления 25, и, следовательно, не существует необходимости в уплотнительной части, как в вышеуказанных примерах, то устройство для формования 22 может изготавливаться при низкой стоимости.

Варианты осуществления, описанные в вышеуказанных примерах 1-3, являются только примерами, и настоящее изобретение не ограничивается этими примерами. Сущностью настоящего изобретения является технологическая концепция для уменьшения участков механического уплотнения путем расположения по меньшей мере приводного двигателя в емкости высокого давления, и понятно, что возможны модификации в пределах, не уходя от такой концепции.

Т.е. участок механического уплотнения может устраняться путем расположения привода 40 формовочных валков 33а и 33b, шнекового перемещающего узла 43 и привода 44а шнекового перемещающего узла 43 в емкости высокого давления 25, и, таким образом, формовочный аппарат 22 может становиться производимым при низкой стоимости.

Представлено устройство для компрессионного формования газогидратных таблеток при высоком давлении в условиях формирования газогидрата. Газогидрат образован реакцией исходного газа с исходной водой при высоком давлении. Устройство формования включает два формовочных валка, каждый присоединенный к вращающемуся валу, чьи оба конца поддерживаются опорами; привод для вращения формовочных валков, шнековый перемещающий узел для подачи порошка в формовочные валки и емкость высокого давления, в которой располагаются подшипники, шнековый перемещающий узел и формовочные валки, при этом, по меньшей мере, один из привода для приведения в действие указанных формовочных валков и привода для приведения в действие шнекового перемещающего узла расположен в указанной емкости высокого давления. Технический результат: устройство является недорогостоящим за счет минимизирования использования дорогостоящего механического уплотнения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 пр.

1. Устройство для компрессионного формования газогидрата, включающее: загрузочный бункер, который вмещает газогидрат, образованный реакцией исходного газа с исходной водой при высоком давлении; пару формовочных валков, расположенных у нижнего участка открывающейся части загрузочного бункера; и шнековый перемещающий узел, который подает газогидратный порошок в указанном загрузочном бункере к указанным формовочным валкам, причем указанные формовочные валки и шнековый перемещающий узел расположены в емкости высокого давления, в которой создается давление до указанного давления образования газогидрата, причем, по меньшей мере, один из привода для приведения в действие указанных формовочных валков и привода для приведения в действие шнекового перемещающего узла расположен в указанной емкости высокого давления.

2. Устройство для компрессионного формования газогидрата по п.1, в котором двигатель, формирующий привод для приведения в действие указанных формовочных валков, и/или двигатель для приведения в действие указанного шнекового перемещающегося узла является гидравлическим двигателем.