CN112127850A - 一种开采可燃冰的绿色工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开采可燃冰的绿色工艺,包括以下步骤:天然气与饱和盐水经微界面强化装置混合形成微气泡和/或微液滴乳化液;将制备的微气泡和/或微液滴乳化液打入第一竖井,第一竖井上端连接微界面强化装置,下端伸入到可燃冰矿层,可燃冰矿层经微气泡和/或微液滴乳化液融化为气液混合物,气液混合物经第二竖井输送到气液分离装置;经气液分离装置分离后,天然气气体输送至第二储罐,盐水输送至浓缩装置;第二储罐将一部分天然气储存,剩余天然气输送至第一储罐,完成一次循环开采。本发明解决了开采可燃冰过程中的热源流体易凝结现象,达到了开采效率高、开采成本低的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种开采可燃冰的绿色工艺,属于能源开采技术领域。
背景技术
随着传统能源的减少以及环境保护要求的提高,开发和利用新型的清洁能源迫在眉睫。可燃冰是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质,分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中。海底可燃冰因其储量大、分布广、燃烧后对环境无污染,引起了全球的重视,各国竞相开发。
现有的可燃冰开采是利用高压水蒸气打入含有可燃冰的矿层,其能量消耗大,而且高压水蒸气在打入过程中经管道冷却,容易冷凝形成液体甚至凝固结冰,使得输送高压水蒸气的管道堵塞,达不到使用要求。现有技术通过乙二醇和饱和食盐水的混合溶液,打入竖井内,来降低其凝固点,但是乙二醇存在环境污染问题,会对海水造成污染,限制了其在开采海底可燃冰中的使用。
发明内容
本发明的目的是解决传统可燃冰开采过程中的热源流体易凝结现象,提供了一种开采可燃冰的绿色工艺,达到开采效率高、开采成本低的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种开采可燃冰的绿色工艺,包括以下步骤:
S1,第一储罐中的天然气经压缩机加压通入到微界面强化装置中;
S2,海水浓缩装置将海水制备成饱和盐水进入换热器,经换热器加热进入微界面强化装置中;
S3,天然气与饱和盐水经微界面强化装置混合形成微气泡和/或微液滴乳化状混合液(简称乳化液);
S4,将S3制备的微气泡和/或微液滴乳化液打入第一竖井,所述第一竖井上端连接微界面强化装置,下端伸入到可燃冰矿层,可燃冰矿层经微气泡和/或微液滴乳化液融化为气液混合物,气液混合物经第二竖井输送到气液分离装置;
S5,经气液分离装置分离后,天然气气体输送至第二储罐,盐水输送至浓缩装置;
S6,第二储罐将一部分天然气储存,剩余天然气输送至第一储罐,完成一次循环开采。
优选地,所述微界面强化装置中通入的气液体积比为(10~500):1,通过调控气液混合的比例,调控第一竖井内的凝固点温度范围。
优选地,所述换热器与浓缩装置之间连接有第三储罐,所述第三储罐入口端连接浓缩装置出口端,所述第三储罐出口端连接换热器入口端。
优选地,所述第二竖井底端高度低于第一竖井,便于溶解后的可燃冰输送。
优选地,所述微界面强化装置包括混合器主体,和连接混合器主体进口端的微界面发生器。
优选地,所述混合器主体包括釜式混合器或塔式混合器中的至少一种。
优选地,所述微界面发生器为一个或多个串联。
优选地,所述微界面发生器为气动式、液动式或气液动联动式中的至少一种。
优选地,所述微气泡和/或微液滴的直径为大于等于1μm且小于1000μm。
优选地,所述气液分离装置为釜式、旋风式或挡板式气液分离器。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明的开采可燃冰的绿色工艺,整个开采工艺过程中的天然气及饱和盐水可以循环使用,且无有毒化学物质添加,具有绿色、环保、开采成本低等优点;
(2)本发明的开采可燃冰的绿色工艺,通过设置微界面强化装置,强化传质效率,将天然气和饱和盐水通过机械微结构和/或湍流微结构破碎成直径为微米级别的微气泡和/或微液滴乳化液,降低了熔融可燃冰矿层的流体的凝固点,提高了开采效率;
(3)本发明的开采可燃冰的绿色工艺,通过饱和盐水和天然气混合后打入竖井内,并不引入其它杂质气体,后续工段不需要进行气体的分离,开采成本低。
附图说明
图1是本发明的开采可燃冰的绿色工艺流程图;
图2是本发明的微界面强化装置的结构示意图;
图3是本发明的微界面强化装置的结构示意图;
图中:1、混合器主体;2、微界面发生器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,本发明的一种开采可燃冰的绿色工艺,包括以下步骤:
S1,第一储罐中的天然气经压缩机加压通入到微界面强化装置中;
S2,海水浓缩装置将海水一部分淡化成饮用水,剩余海水制备成饱和盐水进入换热器,经换热器加热进入微界面强化装置中;
S3,天然气与饱和盐水经微界面强化装置混合形成微气泡和/或微液滴乳化液;
S4,将S3制备的微气泡和/或微液滴乳化液打入第一竖井,所述第一竖井上端连接微界面强化装置,下端伸入到可燃冰矿层,可燃冰矿层经微气泡和/或微液滴乳化液融化为气液混合物,气液混合物经第二竖井输送到气液分离装置;
S5,经气液分离装置分离后,天然气气体输送至第二储罐,盐水输送至浓缩装置;
S6,第二储罐将一部分天然气储存,剩余天然气输送至第一储罐,完成一次循环开采。
本发明的开采可燃冰的绿色工艺,整个开采工艺过程中的天然气及饱和盐水可以循环使用,且无有毒化学物质添加,将天然气和饱和盐水通过机械微结构和/或湍流微结构破碎成直径为微米级别的微气泡和/或微液滴乳化液,降低了熔融可燃冰矿层的流体的凝固点,使其不易凝结,可以实现开采效率高、开采成本低。
实施例1
如图1、图2所示,本发明的一种开采可燃冰的绿色工艺,包括以下步骤:
S1,第一储罐中的天然气经压缩机加压通入到微界面强化装置中,压缩机内的压力为10Mpa;
S2,海水浓缩装置将海水制备成饱和盐水进入换热器,经换热器加热到100℃进入微界面强化装置中;
S3,天然气与饱和盐水经微界面强化装置混合形成微气泡和/或微液滴乳化液,微界面强化装置中通入的气液体积比为10:1,通过调控气液混合的比例,可以调控气液混合的比例,调控第一竖井内的凝固点温度范围为-30℃;
微界面强化装置包括混合器主体1,和连接混合器主体1进口端的微界面发生器2,微界面发生器2为一个,混合器主体1为釜式混合器;微界面发生器2为气泡破碎器,用在天然气与饱和盐水进入所述混合器主体1之前,通过气泡破碎器破碎成直径大于等于1μm且小于1000μm的微气泡和/或微液滴乳化液,气泡破碎器为气动式,采用气体驱动,输入气量远大于液体量;
S4,将S3制备的微气泡和/或微液滴乳化液从釜式混合器下端流出,经泵传送,打入第一竖井,所述第一竖井上端连接微界面强化装置的釜式混合器,下端伸入到可燃冰矿层,可燃冰矿层经微气泡和/或微液滴乳化液融化,经第二竖井输送到旋风式气液分离装置,第二竖井底端高度低于第一竖井,便于溶解后的可燃冰输送;
S5,经旋风式气液分离器分离后,天然气气体输送至第二储罐,盐水输送至海水浓缩装置,换热器与浓缩装置之间连接有第三储罐,第三储罐入口端连接浓缩装置出口端,第三储罐出口端连接换热器入口端;
S6,第二储罐将一部分天然气储存,剩余天然气输送至第一储罐,完成一次循环开采。
实施例2
如图1、图3所示,本发明的一种开采可燃冰的绿色工艺,包括以下步骤:
S1,第一储罐中的天然气经压缩机加压通入到微界面强化装置中,压缩机内的压力为15Mpa;
S2,海水浓缩装置将海水制备成饱和盐水进入换热器,经换热器加热到120℃进入微界面强化装置中;
S3,天然气与饱和盐水经微界面强化装置混合形成微气泡和/或微液滴乳化液,微界面强化装置中通入的气液体积比为200:1,通过调控气液混合的比例,可以调控气液混合的比例,调控第一竖井内的凝固点温度范围为-45℃;
微界面强化装置包括混合器主体1,和连接混合器主体1进口端的微界面发生器2,微界面发生器2为两个串联,混合器主体1为釜式混合器;微界面发生器2为两个气泡破碎器串联,用在天然气与饱和盐水进入所述混合器主体1之前,通过两个气泡破碎器破碎成直径大于等于1μm且小于1000μm的微气泡和/或微液滴乳化液,其中一个气泡破碎器为气动式,另一个气泡破碎器为液动式;
S4,将S3制备的微气泡和/或微液滴乳化液从釜式混合器下端流出,经泵传送,打入第一竖井,所述第一竖井上端连接微界面强化装置的釜式混合器,下端伸入到可燃冰矿层,可燃冰矿层经微气泡和/或微液滴乳化液融化,经第二竖井输送到旋风式气液分离装置,第二竖井底端高度低于第一竖井,便于溶解后的可燃冰输送;
S5,经釜式气液分离器分离后,天然气气体输送至第二储罐,盐水输送至海水浓缩装置,换热器与浓缩装置之间连接有第三储罐,第三储罐入口端连接浓缩装置出口端,第三储罐出口端连接换热器入口端;
S6,第二储罐将一部分天然气储存,剩余天然气输送至第一储罐,完成一次循环开采。
实施例3
如图1、图2所示,本发明的一种开采可燃冰的绿色工艺,包括以下步骤:
S1,第一储罐中的天然气经压缩机加压通入到微界面强化装置中,压缩机内的压力为10Mpa;
S2,海水浓缩装置将海水制备成饱和盐水进入换热器,经换热器加热到100℃进入微界面强化装置中;
S3,天然气与饱和盐水经微界面强化装置混合形成微气泡和/或微液滴乳化液,微界面强化装置中通入的气液体积比为500:1,通过调控气液混合的比例,可以调控气液混合的比例,调控第一竖井内的凝固点温度范围为-55℃;
微界面强化装置包括混合器主体1,和连接混合器主体1进口端的微界面发生器2,微界面发生器2为一个,混合器主体1为釜式混合器;微界面发生器2为气泡破碎器,用在天然气与饱和盐水进入所述混合器主体1之前,通过气泡破碎器破碎成直径大于等于1μm且小于1000μm的微气泡和/或微液滴乳化液,气泡破碎器为气动式,采用气体驱动,输入气量远大于液体量;
S4,将S3制备的微气泡和/或微液滴乳化液从釜式混合器下端流出,经泵传送,打入第一竖井,所述第一竖井上端连接微界面强化装置的釜式混合器,下端伸入到可燃冰矿层,可燃冰矿层经微气泡和/或微液滴乳化液融化,经第二竖井输送到旋风式气液分离装置,第二竖井底端高度低于第一竖井,便于溶解后的可燃冰输送;
S5,经挡板式气液分离器分离后,天然气气体输送至第二储罐,盐水输送至海水浓缩装置,换热器与浓缩装置之间连接有第三储罐,第三储罐入口端连接浓缩装置出口端,第三储罐出口端连接换热器入口端;
S6,第二储罐将一部分天然气储存,剩余天然气输送至第一储罐,完成一次循环开采。
本发明的开采可燃冰的绿色工艺,整个开采工艺过程中的天然气及饱和盐水可以循环使用,且无有毒化学物质添加,具有绿色、环保、开采成本低等优点;本发明的开采可燃冰的绿色工艺,通过设置微界面强化装置,强化传质效率,将天然气和饱和盐水通过机械微结构和/或湍流微结构破碎成直径为微米级别的微气泡和/或微液滴乳化液,降低了熔融可燃冰矿层的流体的凝固点,提高了开采效率;本发明的开采可燃冰的绿色工艺,通过饱和盐水和天然气混合后打入竖井内,并不引入其它杂质气体,后续工段不需要进行气体的分离,开采成本低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种开采可燃冰的绿色工艺,其特征是,包括以下步骤:
S1,第一储罐中的天然气经压缩机加压通入到微界面强化装置中;
S2,海水浓缩装置将海水制备成饱和盐水进入换热器,经换热器加热进入微界面强化装置中;
S3,天然气与饱和盐水经微界面强化装置混合形成微气泡和/或微液滴乳化液;
S4,将S3制备的微气泡和/或微液滴乳化液打入第一竖井,所述第一竖井上端连接微界面强化装置,下端伸入到可燃冰矿层,可燃冰矿层经微气泡和/或微液滴乳化液融化为气液混合物,气液混合物经第二竖井输送到气液分离装置;
S5,经气液分离装置分离后,天然气气体输送至第二储罐,盐水输送至浓缩装置;
S6,第二储罐将一部分天然气储存,剩余天然气输送至第一储罐,完成一次循环开采。
2.根据权利要求1所述的一种开采可燃冰的绿色工艺,其特征是,所述微界面强化装置中通入的气液体积比为(10~500):1。
3.根据权利要求1所述的一种开采可燃冰的绿色工艺,其特征是,所述换热器与浓缩装置之间连接有第三储罐,所述第三储罐入口端连接浓缩装置出口端,所述第三储罐出口端连接换热器入口端。
4.根据权利要求1所述的一种开采可燃冰的绿色工艺,其特征是,所述第二竖井底端高度低于第一竖井。
5.根据权利要求1所述的一种开采可燃冰的绿色工艺,其特征是,所述微界面强化装置包括混合器主体,和连接混合器主体进口端的微界面发生器。
6.根据权利要求5所述的一种开采可燃冰的绿色工艺,其特征是,所述混合器主体包括釜式混合器或塔式混合器中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的一种开采可燃冰的绿色工艺,其特征是,所述微界面发生器为一个或多个串联。
8.根据权利要求7所述的一种开采可燃冰的绿色工艺,其特征是,所述微界面发生器为气动式、液动式或气液动联动式中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种开采可燃冰的绿色工艺,其特征是,所述微气泡和/或微液滴的直径为大于等于1μm且小于1000μm。
10.根据权利要求1所述的一种开采可燃冰的绿色工艺,其特征是,所述气液分离装置为釜式、旋风式或挡板式气液分离器。
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