一种电磁振荡分解天然气水合物的装置和方法

摘要

本发明公开了一种电磁振荡分解天然气水合物的装置和方法，包括反应装置、压力控制模块、感应模块和水压模块，压力控制模块包含有增压泵、高压气瓶、放气瓶、压力缓冲瓶和减压泵，水压模块包含有水泵和入水管，反应装置分别与压力控制模块、感应模块和水压模块连接。本发明通过设置反应装置，能够根据所需要经由感应模块调整反应装置内部的温度和压强，且所调整的方式简单，采用的是涡流加热和气泵为基础，无需涉及到复杂的电子结构，故障率底，容易维修。

说明书

技术领域

本发明涉及新能源开采领域，特别涉及一种电磁振荡分解天然气水合物的装置和方法。

背景技术

天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等，也有少量出于煤层。它是优质燃料和化工原料，按在地下存在的相态可分为游离态、溶解态、吸附态和固态水合物。只有游离态的天然气经聚集形成天然气藏，才可开发利用。

而在如今的开采过程中，通常要涉及到天然气水合物直接分解为气液混合物，在处理气液混合物后，根据运输的需要按照分离和混合形成固态结构水合物，再根据运输点重新转化为气体天然气，在这其中均需要涉及到天然气水合物的分解，特别是在矿采的过程中，若水合物的气液化工艺流程太过于复杂，不仅会因为设备的精密性容易导致故障，还会因为投资过大和生产效率低，导致影响工业生产和性价比过低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电磁振荡分解天然气水合物的装置和方法，可做到。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的第一个技术方案：

本发明涉及一种电磁振荡分解天然气水合物的装置和方法，包括反应装置、压力控制模块、感应模块和水压模块，所述压力控制模块包含有增压泵、高压气瓶、放气瓶、压力缓冲瓶和减压泵，所述水压模块包含有水泵和入水管，所述反应装置分别与压力控制模块、感应模块和水压模块连接，所述反应装置的表面安装有包覆外壳，所述包覆外壳的底端安装有固定底座，所述包覆外壳的表面一侧安装有水阀，所述包覆外壳的表面另一侧顶端和底端设置有电缆口，所述包覆外壳的顶端表面安装有进气管，所述包覆外壳整体为波纹状结构设置，且包覆外壳的内侧安装有线圈层，其线圈层和包覆外壳为镶嵌设置，所述线圈层包含有短路保护器，所述线圈层的内侧安装有外金属筒，所述外金属筒的内侧设置有密封夹层，所述密封夹层内侧安装有内置管，所述内置管的内壁设置有薄硅钢片。

作为本发明的一种优选技术方案，所述高压气瓶和压力缓冲瓶分别与增压泵为固定连接，所述放气瓶和压力缓冲瓶分别与减压泵为固定连接，所述压力缓冲瓶和反应装置为固定连接，且压力缓冲瓶的个数不少于两个，为串联设置，所述入水管和反应装置通过水泵为固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述固定底座和包覆外壳通过螺栓固定连接，所述水阀分别贯穿包覆外壳、线圈层和外金属筒，并设置于密封夹层内部，与包覆外壳、线圈层和外金属筒为密封设置，所述包覆外壳内壁和线圈层为包覆设置，其线圈设置于包覆外壳的内部，所述薄硅钢片和内置管为固定连接，其薄硅钢片均呈片状设置，所述薄硅钢片和外金属筒的顶端和底端分别与包覆外壳内壁为固定连接，用于密封夹层构成密封空间。

作为本发明的一种优选技术方案，所述感应模块包含有温度传感器、压力变送器和系统主机，所述温度传感器的触头设置于密封夹层内部，所述压力变送器的感应触头设置于内置管的内部，所述系统主机分别与温度传感器和压力变送器电性连接，所述系统主机外接至增压泵、减压泵、线圈层和水泵，且系统主机包含有MCU微控芯片、断路器和接触器。

本发明提供了如下的第二个技术方案：

本发明还提供了这种电磁振荡分解天然气水合物的装置使用方法，其特征在于，所述反应装置分别与压力控制模块、感应模块和水压模块连接，具体步骤如下：

A：将反应装置安装于地面，并将压力控制模块的压力缓冲瓶和进气管为固定连接，水压模块的水泵和水阀固定连接，并在包覆外壳内部设置温度传感器和压力变送器，且均与系统主机为电信号连接，使线圈层的两端均与电缆口贯穿，连接至外接电源；

B：将冰块通过研磨机磨碎后，将含有冰晶粒的水和天然气水合物经由管道喷入至反应装置的内置管内部，使内部压强保持4～6MPa，再经由水泵将水泵入至密封夹层中，并将线圈层通电，使线圈层内侧的外金属筒产生涡流反应，内部的内置管因薄硅钢片不会产生发热现象，处于夹层的密封夹层将和外金属筒换热升温，直至密封夹层的温度至18～24度；

C：反应装置的水泵将进行灌浇程序，抽出密封夹层的水源后再次灌入至密封夹层中，按照2次/min的速度循环，并且保持密封夹层内部水源的温度在28～36度之间，并在内置管内部通过压力控制模块增加，使压强保持于8～12MPa；

D：在内置管持续分解后，内部压强将升高，并根据压力控制模块排放内部压力，停止内部的温度升高，在压强保持为正常值后，经由上部管道泵出收集，得到分解后的天然气水合物。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1：本发明通过设置反应装置，能够根据所需要经由感应模块调整反应装置内部的温度和压强，且所调整的方式简单，采用的是涡流加热和气泵为基础，无需涉及到复杂的电子结构，故障率底，容易维修。

2：本发明所采用的分解方法简单，仅提供电量并通过感应模块调整内部的环境，即可实现天然气水合物对于温度和压强的液化气化需求，实时可控、工作高效且便于监控，可连续实现天然气水合物的分解工作。

3：本发明能够采用固定式结构安装于地面，在需要时亦可直接安装至较长管道中的低洼处或进出口处，根据感应模块的监控开启或关闭反应装置的功能，实现减少管道堵塞的效果，且效率较高。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。

在附图中：

图1是本发明的整体模块组成示意图；

图2是本发明的反应装置结构示意图；

图3是本发明的反应装置拆分示意图；

图中：1、反应装置；2、压力控制模块；3、感应模块；4、水压模块；5、包覆外壳；6、固定底座；7、水阀；8、电缆口；9、进气管；10、线圈层；11、外金属筒；12、密封夹层；13、内置管；14、薄硅钢片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-3所示，本发明提供一种电磁振荡分解天然气水合物的装置和方法，包括反应装置1、压力控制模块2、感应模块3和水压模块4，压力控制模块2包含有增压泵、高压气瓶、放气瓶、压力缓冲瓶和减压泵，水压模块4包含有水泵和入水管，反应装置1分别与压力控制模块2、感应模块3和水压模块4连接，反应装置1的表面安装有包覆外壳5，包覆外壳5的底端安装有固定底座6，包覆外壳5的表面一侧安装有水阀7，包覆外壳5的表面另一侧顶端和底端设置有电缆口8，包覆外壳5的顶端表面安装有进气管9，包覆外壳5整体为波纹状结构设置，且包覆外壳5的内侧安装有线圈层10，其线圈层10和包覆外壳5为镶嵌设置，线圈层10包含有短路保护器，线圈层10的内侧安装有外金属筒11，外金属筒11的内侧设置有密封夹层12，密封夹层12内侧安装有内置管13，内置管13的内壁设置有薄硅钢片14。

进一步的，高压气瓶和压力缓冲瓶分别与增压泵为固定连接，放气瓶和压力缓冲瓶分别与减压泵为固定连接，压力缓冲瓶和反应装置1为固定连接，且压力缓冲瓶的个数不少于两个，为串联设置，入水管和反应装置1通过水泵为固定连接，使入水管在接入外接水源后，可经由水泵直接将水源泵入至密封夹层12中，方便换热，而高压气瓶、放气瓶和压力缓冲瓶则与增压泵和减压泵形成压强控制结构，在增压泵和减压泵通电动作后，使内置管13的内部压强可控。

固定底座6和包覆外壳5通过螺栓固定连接，水阀7分别贯穿包覆外壳5、线圈层10和外金属筒11，并设置于密封夹层12内部，与包覆外壳5、线圈层10和外金属筒11为密封设置，包覆外壳5内壁和线圈层10为包覆设置，其线圈设置于包覆外壳5的内部，薄硅钢片14和内置管13为固定连接，其薄硅钢片14均呈片状设置，薄硅钢片14和外金属筒11的顶端和底端分别与包覆外壳5内壁为固定连接，用于密封夹层12构成密封空间。

感应模块3包含有温度传感器、压力变送器和系统主机，温度传感器的触头设置于密封夹层12内部，压力变送器的感应触头设置于内置管13的内部，系统主机分别与温度传感器和压力变送器电性连接，系统主机外接至增压泵、减压泵、线圈层10和水泵，且系统主机包含有MCU微控芯片、断路器和接触器。

本发明提供一种电磁振荡分解天然气水合物的装置使用方法，反应装置1分别与压力控制模块2、感应模块3和水压模块4连接，具体步骤如下：

A：将反应装置1安装于地面，并将压力控制模块2的压力缓冲瓶和进气管9为固定连接，水压模块4的水泵和水阀7固定连接，并在包覆外壳5内部设置温度传感器和压力变送器，且均与系统主机为电信号连接，使线圈层10的两端均与电缆口8贯穿，连接至外接电源；

B：将冰块通过研磨机磨碎后，将含有冰晶粒的水和天然气水合物经由管道喷入至反应装置1的内置管13内部，使内部压强保持4～6MPa，再经由水泵将水泵入至密封夹层12中，并将线圈层10通电，使线圈层10内侧的外金属筒11产生涡流反应，内部的内置管13因薄硅钢片14不会产生发热现象，处于夹层的密封夹层12将和外金属筒11换热升温，直至密封夹层12的温度至18～24度；

C：反应装置1的水泵将进行灌浇程序，抽出密封夹层12的水源后再次灌入至密封夹层12中，按照2次/min的速度循环，并且保持密封夹层12内部水源的温度在28～36度之间，并在内置管13内部通过压力控制模块2增加，使压强保持于8～12MPa；

D：在内置管13持续分解后，内部压强将升高，并根据压力控制模块2排放内部压力，停止内部的温度升高，在压强保持为正常值后，经由上部管道泵出收集，得到分解后的天然气水合物。

本发明结构简单，主要经由线圈层10通电和外金属筒11所形成的涡流现象控制升温，使密封夹层12内部的水源经由换热使内置管13的温度升高，内置管13由于内部设置薄硅钢片14并形成薄片缝隙结构，避免内置管13直接形成涡流效果，使升温主要经由水温可控，内置管13内部的压强通过压力控制模块2控制从而变化，亦主要经由增压泵和减压泵的通电运转，均采用的是较为可靠的电力通断控制，所涉及的电子结构仅为感应模块3的感应触头，因此整体结构的稳定性较高，具有较低的故障率，特别是本反应装置1所采用的液化和气化工艺，可实现连续分解的工作，增加工作效率。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。