[發明專利]一種監測瓦斯水合分離反應過程溫度場特征變化的裝置及方法

在審

• 申請號: 201610028097.6
• 申請日: 2016-01-16
• 公開（公告）號: CN105628733A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 吳強;張保勇;張強;張賽
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳昕

技術領域

本發明涉及煤炭領域。

背景技術

煤礦瓦斯是以CH₄為主體烴類混合氣體，產生于煤的生成和變質過程，CH₄也是具有極 高溫室效應的氣體，它的溫室效應高出CO₂的20倍有余，對臭氧層損害作用為CO₂的7倍， 在煤礦生產中，大量瓦斯通過礦井通風排空，對大氣環境造成嚴重影響，同時，CH₄氣體也 是一種優質、高效、潔凈和安全的新能源，與煤體燃燒相比，瓦斯燃燒所產生的灰份量為煤 體燃燒的6.8×10^-3，二氧化硫釋放量為煤體燃燒的1.4×10^-3，二氧化碳釋放量為煤體燃燒的0.6。 CH₄可作為工業燃料、化工原材料和生活燃料等。因此，合理利用瓦斯資源是十分必要的。

目前由于現有技術與設備對低濃度瓦斯利用的限制，致使瓦斯利用量相對較少，利用率 偏低，瓦斯水合固化分離方法，可實現低濃度瓦斯有效分離提純的目的，該技術具有分離條 件溫和、含氣率高、儲存安全等特性，而瓦斯水合固化過程中約束于熱質傳遞條件的影響， 因此，瓦斯水合分離過程溫度場分布及傳熱控制是瓦斯水合固化分離技術的關鍵，而目前并 未有在瓦斯水合分離過程的溫度監測方法及溫度監測裝置，因此發明了一種監測瓦斯水合分 離反應過程溫度場特征變化的裝置及方法，可控制瓦斯水合分離過程溫度場分布與操作溫度/ 壓力、水合分離速率、水合物純度等影響因素相互作用，為瓦斯的利用提供了新的解決方案。。

發明內容

本發明為了滿足對瓦斯水合分離過程的溫度監測方法及裝置的需求，提出了一種監測瓦 斯水合分離過程溫度場特征變化的裝置及方法。

一種監測瓦斯水合分離過程溫度場特征變化的裝置，它包括瓦斯儲罐1、開氣截止閥2、 空氣壓縮機3、氣體增壓泵4、氣體干燥筒5、進氣截止閥6、壓力傳感器7、高低溫控制器8、 陣列式溫度傳感器9、數據采集器10、工控機11和可視反應釜12；

瓦斯儲罐1用于儲存瓦斯；空氣壓縮機3和氣體增壓泵4用于將瓦斯儲罐1中的瓦斯壓 入可視反應釜12內；

可視反應釜12用于放置溶液，且為瓦斯和溶液發生反應提供場所；可視反應釜12的頂 端設置有進氣孔14；

開氣截止閥2設置在瓦斯儲罐1和氣體干燥筒5之間，用于控制氣路的開通和斷開；

氣體干燥筒5用于干燥瓦斯儲罐1輸出的瓦斯；

進氣截止閥6設置在氣體干燥筒5和壓力傳感器7之間，用于控制可視反應釜12內的進 氣；

壓力傳感器7設置在可視反應釜12的進氣孔14處，用于實時監測可視反應釜12內的壓 力，且將監測的壓力發送至數據采集器10；

可視反應釜12設置在高低溫控制器8內，高低溫控制器8用于為可視反應釜12提供反 應溫度；

陣列式溫度傳感器9呈彎曲分布，且從下至上分n層分布在可視反應釜12內的溶液液面 以下，用于實時監測可視反應釜12內的溫度；陣列式溫度傳感器9將監測的溫度發送至數據 采集器10；n為大于等于3的正整數；

數據采集器10用于將接收到的溫度和壓力發送至工控機11；

工控機11用于對陣列式溫度傳感器9和壓力傳感器7進行校準和調零，同時接收數據采 集器10發送的溫度和壓力。

一種監測瓦斯水合分離過程溫度場特征變化的方法，該方法是基于一種監測瓦斯水合分 離過程溫度場特征變化的裝置實現的；該方法的具體步驟如下：

步驟一、檢查一種監測瓦斯水合分離過程溫度場特征變化的裝置的氣密性，待氣密性檢 測合格后，進行下一步；

步驟二、將按濃度配比好的溶液或純水注入可視反應釜12內，并浸沒陣列式溫度傳感器 9，封閉可視反應釜12的蓋子；

步驟三、工控機11對陣列式溫度傳感器9和壓力傳感器7進行校準和調零，同時通過設 置高低溫控制器8的溫度，保持可視反應釜12內的溫度至指定值；

步驟四、開啟開氣截止閥2和進氣截止閥6，瓦斯儲罐1內的瓦斯通過空氣壓縮機3和 氣體增壓泵4的作用，使瓦斯通過氣體干燥筒5干燥后由供氣孔14壓入可視反應釜12內；

步驟五、陣列式溫度傳感器9將監測的溫度通過數據采集器10發送至工控機11；壓力 傳感器7將監測的壓力通過數據采集器10發送至工控機11；工控機11記錄、存儲、顯示溫 度和壓力；