[發明專利]一種同步在線表征氣體水合物微觀反應動力學過程和宏觀定性及定量的裝置和方法

有效

• 申請號: 202010476503.1
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111638201B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 陳佩麗;陳曉麗;劉世君;蘇秋成
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N30/02;G01N30/88
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 方燕;莫瑤江

1.一種同步在線表征氣體水合物微觀反應動力學過程和宏觀定性及定量的裝置，其特征在于，包括耐壓冷熱臺、表征耐壓冷熱臺上的天然氣水合物微觀反應動力學過程的激光共聚焦拉曼光譜儀和表征耐壓冷熱臺上的天然氣水合物宏觀定性及定量變化的煉廠氣色譜儀，所述的耐壓冷熱臺包括耐壓冷熱臺本體、設置于耐壓冷熱臺本體兩側的進氣口和出氣口、控溫裝置，所述的控溫裝置包括恒溫槽、設置在恒溫槽內的第一緩沖罐和第二緩沖罐，第一緩沖罐上設置有通入反應氣的第一進氣管路、將第一緩沖罐內的反應氣通過進氣口通入耐壓冷熱臺本體的第一出氣管路和將第一緩沖罐內的反應氣通入第二緩沖罐的第二出氣管路，第二緩沖罐上設置有從出氣口出來的氣體進入第二緩沖罐的第二進氣管路和將耐壓冷熱臺本體抽真空的第三出氣管路，所述的第一出氣管路上設置有第一閥門，所述的第一進氣管路上設置有第二閥門，所述的第二進氣管路上設置有第三閥門，所述的第二出氣管路上設置有第四閥門，所述的第三出氣管路與抽真空管路連通，所述的第三出氣管路上設置有第五閥門，所述的第五閥門和煉廠氣色譜儀之間設置有檢測管路，所述的檢測管路上設置有流量計和氣相色譜進氣閥門，所述的恒溫槽上設置有用于冷卻耐壓冷熱臺本體的冷卻管路；所述的耐壓冷熱臺本體包括耐壓冷熱臺底座和設置于耐壓冷熱臺底座上的冷卻通道，所述的冷卻通道頂部設置有載物臺，所述的載物臺上部設置有圓形反應倉，所述的圓形反應倉上依次設置有藍寶石玻璃和可視窗，所述的圓形反應倉上設置有旋蓋。

2.根據權利要求1所述的同步在線表征氣體水合物微觀反應動力學過程和宏觀定性及定量的裝置，其特征在于，所述的冷卻管路一端與冷卻通道進口連通，另一端與冷卻通道出口連通，所述的圓形反應倉一端與進氣口連通，另一端與出氣口連通。

3.根據權利要求1所述的同步在線表征氣體水合物微觀反應動力學過程和宏觀定性及定量的裝置，其特征在于，還設置有用于向藍寶石玻璃表面吹氣的吹掃管路，所述的吹掃管路上設置有惰性氣體減壓閥和惰性氣體高壓氣瓶。

4.根據權利要求1所述的同步在線表征氣體水合物微觀反應動力學過程和宏觀定性及定量的裝置，其特征在于，所述的耐壓冷熱臺本體內設置有第一溫度監測，所述的恒溫槽設置有第二溫度監測，所述的第一緩沖罐內設置有第三溫度監測和第一壓力監測，所述的第二緩沖罐內設置有第二壓力監測和第四溫度監測，所述的第一溫度監測、第二溫度監測、第三溫度監測、第一壓力監測、第二壓力監測和第四溫度監測分別與數據記錄系統電連接，通過數據記錄系統集中控制整個裝置的溫度和壓力。

5.根據權利要求1所述的同步在線表征氣體水合物微觀反應動力學過程和宏觀定性及定量的裝置，其特征在于，所述的第一進氣管路上還設置有反應氣減壓閥和供給反應氣氣源的反應氣高壓氣瓶。

6.一種同步在線表征氣體水合物微觀反應動力學過程和宏觀定性及定量的方法，其特征在于，通過權利要求1所述的同步在線表征氣體水合物微觀反應動力學過程和宏觀定性及定量的裝置來實現，包括如下步驟：

(1)使用恒溫槽對耐壓冷熱臺本體調節溫度，通過第二進氣管路和第三出氣管路進行抽真空，待抽真空完畢后，關閉第二進氣管路和第三出氣管路，再打開第一進氣管路向第一緩沖罐填充反應氣，再打開第二出氣管路，向第二緩沖罐填充反應氣，待第二緩沖罐的壓力低于第一緩沖罐0.1-0.2Mpa時，再依次關閉第一進氣管路和第三出氣管路；

(2)將反應物放入耐壓冷熱臺本體的載物臺上，再依次打開第一進氣管路和第三出氣管路，用反應氣置換出耐壓冷熱臺本體的圓形反應倉中的空氣，調節第一進氣管路的壓力，使耐壓冷熱臺本體的溫度達到設定溫度；

(3)將所述的耐壓冷熱臺本體置于所述的激光共聚焦拉曼光譜儀的XY軸平臺上進行檢測，激光共聚焦拉曼光譜儀掃描氣體水合物的特征峰；

(4)同步啟動煉廠氣色譜儀，采集水合物的氣相色譜峰，以及它們的變化規律。

7.根據權利要求6所述的同步在線表征氣體水合物微觀反應動力學過程和宏觀定性及定量的方法，其特征在于，所述的反應氣選自甲烷、乙烷和二氧化碳中的一種以上。