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专利号: 2016109537675
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般的物理或化学的方法或装置
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种采用物理场协同技术分离混合气体的装置,其特征在于:包括第一物理场协同效应水合物浆合成系统、第一水合物浆分解系统、第二物理场协同效应水合物浆合成系统、第二水合物浆分解系统、气相色谱分析仪和数据采集仪;

所述第一物理场协同效应水合物浆合成系统和第二物理场协同效应水合物浆合成系统均包括超声波系统、磁场系统和反应釜,所述超声波系统包括超声波发生器、超声波换能器、浸入式变幅杆和数据转换插头,超声波换能器和浸入式变幅杆均设置在反应釜的内部,超声波发生器通过数据转换插头与超声波换能器连接,超声波换能器连接浸入式变幅杆,所述磁场系统包括磁场发生装置、支撑铁丝和柱状铁丝网,柱状铁丝网通过支撑铁丝竖向固定在反应釜内部,所述浸入式变幅杆设置在柱状铁丝网的中心上部;

所述第一物理场协同效应水合物浆合成系统的反应釜的壁面一侧中上部设置第一反应液体进口管,反应釜的壁面一侧底部设置第一水合物浆出口管,所述反应釜的顶部设置有第一进气管、第一安全阀、第一气体采样毛细管、第一温度传感器、第一压力传感器和第一出气管;所述第二物理场协同效应水合物浆合成系统的反应釜的壁面一侧中上部设置第二反应液体进口管,反应釜的壁面一侧底部设置第二水合物浆出口管,所述反应釜的顶部设置有第二进气管、第二安全阀、第二气体采样毛细管、第二温度传感器、第二压力传感器和第二出气管;所述第一进气管与储气罐连接,第一出气管与第一集气罐连接,所述第一水合物浆出口管与第一水合物浆分解系统连接,第一水合物浆分解系统的气体出口分别连接第二进气管和第二集气罐,第一水合物浆分解系统的液体出口连接第二反应液体进口管;

所述第二出气管与第一出气管或第一集气罐连接,所述第二水合物浆出口管与第二水合物浆分解系统连接,第二水合物浆分解系统的气体出口连接第二集气罐,第二水合物浆分解系统的液体出口通过第一水合物浆循环管连接第一反应液体进口管;

所述第一气体采样毛细管与第一出气管连通,第二气体采样毛细管与第二出气管连通,第一气体采样毛细管和第二气体采样毛细管均与气相色谱分析仪连接,所述第一温度传感器、第一压力传感器、第二温度传感器和第二压力传感器均与数据采集仪连接。

2.根据权利要求1所述的一种采用物理场协同技术分离混合气体的装置,其特征在于:

所述第一水合物浆分解系统包括第一空浴式分解器和第一水浴式分解器,第一水合物浆出口管连接第一三通的进口,第一三通的一出口通过第一水合物浆输送管与第一空浴式分解器的进口连接,第一三通的另一出口通过第二水合物浆输送管与第一水浴式分解器的进口连接,第一空浴式分解器的出口通过第三水合物浆输送管与第二水合物浆输送管连接,第一水浴式分解器的气体出口分别连接第二进气管和第二集气罐,第一水浴式分解器的液体出口通过第二水合物浆循环管与第二反应液体进口管连接;所述第二水合物浆分解系统包括第二空浴式分解器和第二水浴式分解器,第二水合物浆出口管连接第二三通的进口,第二三通的一出口通过第四水合物浆输送管与第二空浴式分解器的进口连接,第二三通的另一出口通过第五水合物浆输送管与第二水浴式分解器的进口连接,第二空浴式分解器的出口通过第六水合物浆输送管与第五水合物浆输送管连接,第二水浴式分解器的气体出口分别连接第二进气管和第二集气罐,第二水浴式分解器的液体出口通过第一水合物浆循环管与第一反应液体进口管连接。

3.根据权利要求2所述的一种采用物理场协同技术分离混合气体的装置,其特征在于:

在第一物理场协同效应水合物浆合成系统的反应釜的外部包裹第一循环冷媒夹层,在第一循环冷媒夹层的下部设置有第一循环冷媒入口,在第一循环冷媒夹层的上部设置有第一循环冷媒出口;在第二物理场协同效应水合物浆合成系统的反应釜的外部包裹第二循环冷媒夹层,在第二循环冷媒夹层的下部设置有第二循环冷媒入口,在第二循环冷媒夹层的上部设置有第二循环冷媒出口。

4.根据权利要求3所述的一种采用物理场协同技术分离混合气体的装置,其特征在于:

所述第一水合物浆出口管连接第一换热器的水合物浆入口,第一换热器的水合物浆出口连接第一水合物浆分解系统;所述第一循环冷媒出口通过第一循环冷媒输送管道与第一换热器的循环冷媒入口连接,第一换热器的循环冷媒出口通过第二循环冷媒输送管道连接第一制冷机组,第一制冷机组通过第三循环冷媒输送管道与第一循环冷媒入口连接;所述第二水合物浆出口管连接第二换热器的水合物浆入口,第二换热器的水合物浆出口连接第二水合物浆分解系统;所述第二循环冷媒出口通过第四循环冷媒输送管道与第二换热器的循环冷媒入口连接,第二换热器的循环冷媒出口通过第五循环冷媒输送管道连接第二制冷机组,第二制冷机组通过第六循环冷媒输送管道与第二循环冷媒入口连接。

5.根据权利要求4所述的一种采用物理场协同技术分离混合气体的装置,其特征在于:

所述第三水合物浆输送管上设置有第三压力传感器和第三温度传感器;所述第六水合物浆输送管上设置有第四压力传感器和第四温度传感器;所述第一水浴式分解器的气体出口处设置有第五压力传感器和第五温度传感器;所述第二水浴式分解器的气体出口处设置有第六压力传感器和第六温度传感器;所述第三压力传感器、第三温度传感器、第四压力传感器、第四温度传感器、第五压力传感器、第五温度传感器、第六压力传感器和第六温度传感器均与数据采集仪连接;所述第一水浴式分解器的气体出口连接第三气体采样毛细管,第二水浴式分解器的气体出口连接第四气体采样毛细管,第三气体采样毛细管和第四气体采样毛细管均与气相色谱分析仪连接。

6.根据权利要求1所述的一种采用物理场协同技术分离混合气体的装置,其特征在于:

所述磁场发生装置为静态磁铁组,静态磁铁组包括上层磁铁和下层磁铁,在上层磁铁的底面和下层磁铁的顶面对应位置处均设置有沉孔,所述支撑铁丝的两端分别插入上层磁铁和下层磁铁的沉孔中固定;或所述静态磁铁组包括上层磁铁、中层磁铁和下层磁铁,在上层磁铁的底面和下层磁铁的顶面对应位置处均设置有沉孔,在中层磁铁的对应位置处设置有通孔,所述支撑铁丝穿过通孔,两端分别插入上层磁铁和下层磁铁的沉孔中固定,支撑铁丝的中间相应位置与中层磁铁固定连接,在上层磁铁和中层磁铁之间,以及中层磁铁和下层磁铁之间均固定一柱状铁丝网。

7.根据权利要求1所述的一种采用物理场协同技术分离混合气体的装置,其特征在于:

所述磁场发生装置为旋转磁体,旋转磁体设置在反应釜下面。

8.一种采用物理场协同技术分离混合气体的方法,采用如权利要求1-7中任一权利要求所述的装置,其特征在于包括以下步骤:

a通过第一反应液体进口管向第一物理场协同效应水合物浆合成系统的反应釜内部注入所需液体,将储气罐中由两种以上成分组成的混合气体经第一进气管输送至第一物理场协同效应水合物浆合成系统的反应釜内部;

b混合气体在超声波系统所产生声场的空化效应和磁场系统所产生磁场的磁化效应协同作用下,生成水合物浆,剩余气体经第一出气管排出,并经气相色谱分析仪测试后,输送至第一集气罐;

c水合物浆经第一水合物浆出口管排出,输送至第一水合物浆分解系统,分解出的气体经第一水合物浆分解系统的气体出口排出,并经气相色谱分析仪测试后,选择输送至第二进气管或第二集气罐;分解出的液体经第一水合物浆分解系统的液体出口排出,并经第二水合物浆循环管与第二反应液体进口管输送至第二物理场协同效应水合物浆合成系统的反应釜;

d在第二物理场协同效应水合物浆合成系统的反应釜内,混合气体进一步在超声波系统所产生声场的空化效应和磁场系统所产生磁场的磁化效应协同作用下,生成水合物浆,剩余气体经第二出气管排出,并经气相色谱分析仪测试后,输送至第一集气罐;

e水合物浆经第二水合物浆出口管排出,输送至第二水合物浆分解系统,分解出的气体经第二水合物浆分解系统的气体出口排出,并经气相色谱分析仪测试后,选择输送至第二进气管或第二集气罐;分解出的液体经第二水合物浆分解系统的液体出口排出,并经第一水合物浆循环管与第一反应液体进口管输送至第一物理场协同效应水合物浆合成系统的反应釜内。

9.根据权利要求8所述的一种采用物理场协同技术分离混合气体的方法,其特征在于:

在第一水合物浆分解系统和第二水合物浆分解系统内,依次通过空浴式分解器和水浴式分解器对水合物浆进行分解。

10.根据权利要求8所述的一种采用物理场协同技术分离混合气体的方法,其特征在于:第一物理场协同效应水合物浆合成系统的反应釜和第二物理场协同效应水合物浆合成系统的反应釜内部温度均通过循环冷媒进行控制,循环冷媒在对反应釜冷却后与水合物浆进行热交换。