[發(fā)明專利]一種可實現多種制備方法的天然氣水合物合成裝置

有效

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• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN101880561A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設計）人: 李騰;魏小林;李博;余立新
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟;馬知非

技術領域

本發(fā)明涉及一種天然氣水合物合成的實驗裝置，涉及集多種制備方法于一體的天然氣水合物合成裝置。

背景技術

天然氣水合物作為一種最具價值的海底礦產資源，其巨大的資源量和可能的開發(fā)利用前景已經成為下一代的戰(zhàn)略能源儲備，另一方面天然氣水合物在天然氣儲運、煤層氣分離等方面的應用也吸引了大量的研究人員，天然氣水合物合成及含天然氣水合物的樣品制備意義重大。

發(fā)明內容

目前天然氣水合物合成方式多種多樣，本發(fā)明提供了一種集多種制備方法于一體的天然氣水合物合成裝置，有利于降低成本和開展多樣化的實驗研究。

一種可實現多種制備方法的天然氣水合物合成裝置，包括：真空排氣單元、高壓天然氣供氣單元和天然氣水合物合成單元；真空排氣單元包括：真空泵、真空計、高壓截止閥，真空泵與真空計通過管路相連，真空計、高壓截止閥、設置在所述連接管路上；高壓天然氣供氣單元包括：壓力控制器、質量流量計、緩沖罐、氣驅增壓泵、高壓氣瓶、止逆閥、緩沖罐壓力計，壓力控制器、質量流量計、緩沖罐、氣驅增壓泵高壓氣瓶和止逆閥依次串聯(lián)連接，緩沖罐壓力計設置在緩沖罐上；天然氣水合物合成單元包括：水浴、反應釜、氣液分離器、柱塞泵、高壓截止閥、反應釜溫度傳感器和反應釜溫度傳感器，反應釜設置在水域中，反應釜溫度傳感器、設置在反應釜上，反應釜與氣液分離器通過管路并聯(lián)在一起，并且在所述并聯(lián)管路上設置有柱塞泵、高壓截止閥；所述真空排氣單元、高壓天然氣供氣單元和天然氣水合物合成單元相互之間依次通過管路連接。

進一步，水浴內循環(huán)水為鹽水或防凍液，水溫高低可由程序控制。

進一步，反應釜可直接放入水浴中或反應釜為水冷夾套結構，其水冷夾套水循環(huán)由水浴提供進水和回水。

進一步，在氣液分離器入口串聯(lián)有截止閥，柱塞泵的出口串聯(lián)有截止閥；當這兩個閥門關閉后可以將氣液分離器和柱塞泵與反應釜隔離。

進一步，在氣液分離器入口和柱塞泵的出口之間連接帶有截止閥的管路，當關閉截止閥，氣液分離器和柱塞泵與反應釜相隔離后，可以經由此條管路實現水介質由柱塞泵驅動在氣液分離器內循環(huán)。

進一步，氣液分離器還可以作為飽和水存儲罐，其內部可采用磁耦合攪拌或通過與柱塞泵、高壓截止閥構成一個水循環(huán)管路系統(tǒng)，通過水循環(huán)實氣液分離器內天然氣與水的充分接觸，使水達到飽和；水飽和后通過截止閥可由柱塞泵泵入反應釜中。

本發(fā)明的特點是在氣液分離器入口和柱塞泵的出口都串聯(lián)有截止閥；當這兩個閥門關閉后可以將氣液分離器和柱塞泵與反應釜隔離；在氣液分離器入口和柱塞泵的出口之間連接帶有截止閥的管路，當氣液分離器和柱塞泵與反應釜隔離后可以經由此條管路實現水介質在氣液分離器內循環(huán)，氣液分離器可以實現使水在高壓甲烷存在的條件下充分飽和的功能。水飽和后可進一步由柱塞泵泵入反應釜中。并且，真空排氣單元在裝置初始內外處于大氣條件下，對天然氣水合物合成單元抽真空，真空度達到要求后保持裝置合成單元內與大氣截斷；高壓天然氣供氣單元將低壓天然氣增壓到高壓狀態(tài)，向天然氣水合物合成單元供給高壓天然氣，并可維持合成單元在天然氣反應過程中壓力穩(wěn)定；天然氣水合物合成單元通過水浴溫度調節(jié)，達到反應釜內溫度和壓力滿足水合物生成條件，在靜態(tài)條件下或單元內水循環(huán)的動態(tài)條件下合成天然氣水合物，當反應釜中裝有多孔填料時則可合成含天然氣水合物的填料樣品。

本裝置通過管路的連接和截止閥開關轉換可以實現多種天然氣水合物制備方法于一體，在實驗中不需要另行連接管路，即可而達到以下試驗目的：

1、可提供多種天然氣水合物合成方法并具有較好的擴展性；

2、集多種制備方法于一體，結構緊湊，成本較低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實施方式的結構示意圖。

1：反應釜、2：水浴、3：真空泵、4：氣液分離器、5：柱塞泵、6：壓力控制器、7：質量流量計、8：緩沖罐、9：氣驅增壓泵、10：高壓氣瓶、11～18：高壓截止閥、19：止逆閥、21：反應釜溫度傳感器、22：反應釜溫度傳感器、23：真空計、24：緩沖罐壓力計。

具體實施方式

下面結合說明書附圖，對本發(fā)明作詳細描述。如圖1所示：本發(fā)明中的裝置由三部分組成：真空排氣單元，高壓天然氣供氣單元和水合物反應單元。

真空排氣單元包括：真空泵3、真空計23、高壓截止閥12。真空泵3與真空計23通過管路相連，真空計23、高壓截止閥12設置在該連接管路上，真空泵3串聯(lián)了截止閥12連接到天然氣水合物合成單元的管路上，可對天然氣水合物合成單元抽真空。