[發明專利]一種水合物評價實驗系統及方法

在審

• 申請號: 202010599557.7
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111650354A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 張健;王金意;荊鐵亞;趙文韜;張國祥
• 申請（專利權）人: 中國華能集團有限公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;B01J19/18;B01J4/02;C10L3/10;B01J10/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

1.一種水合物評價實驗系統，其特征在于，包括第一氣瓶(1)、第二氣瓶(2)、流量控制裝置、流量控制器(12)、磁攪拌容器(63)、化學試劑注入裝置和封閉回路，其中，

第一氣瓶(1)用于儲存CH₄或者天然氣混合氣體；所述第一氣瓶(1)的氣體出口經過流量控制器(12)連接磁攪拌容器(63)；

第二氣瓶(2)用于儲存CO₂氣體；所述第二氣瓶(2)的氣體出口經過流量控制裝置連接磁攪拌容器(63)；

所述磁攪拌容器(63)上設置有化學試劑注入口，所述化學試劑注入口連接化學試劑注入裝置的出口；

所述封閉回路通過第二十閥(42)分別連接第一氣瓶(1)、第二氣瓶(2)和化學試劑注入裝置。

2.根據權利要求1所述的一種水合物評價實驗系統，其特征在于，所述封閉回路包括第三壓力計(43)、第一溫度計(44)、視窗(46)、第二十二閥(49)、壓差傳感器(50)、第二十三閥(51)、第二十四閥(52)、第二十五閥(54)、循環泵(55)和第二十六閥(56)，其中，所述第二十閥(42)的出口連接視窗(46)的入口，所述視窗(46)的出口分別連接第二十二閥(49)和第二十四閥(52)，所述第二十二閥(49)的出口依次經過壓差傳感器(50)和第二十三閥(51)與第二十四閥(52)的出口合并，之后分別與第二十五閥(54)和循環泵(55)的進口連接，所述循環泵(55)的出口經過第二十六閥(56)與第二十五閥(54)的出口合并，之后連接視窗(46)的入口。

3.根據權利要求1所述的一種水合物評價實驗系統，其特征在于，所述第一氣瓶(1)和第二氣瓶(2)的出口處均通過氣體增壓泵(5)連接高壓儲罐(7)，所述高壓儲罐(7)的出口分別連接流量控制器(12)和流量控制裝置連接。

4.根據權利要求3所述的一種水合物評價實驗系統，其特征在于，所述氣體增壓泵的進氣口經過第十閥(24)連接低壓儲罐(26)，所述低壓儲罐(26)連接有空氣壓縮機(25)。

5.根據權利要求4所述的一種水合物評價實驗系統，其特征在于，所述低壓儲罐(26)還連接有化學試劑注入裝置。

6.根據權利要求1所述的一種水合物評價實驗系統，其特征在于，所述流量控制裝置包括第一液池(15)、第一活塞(18)和第二活塞(21)，其中，所述第一液池(15)的出液口經過恒壓泵(16)分別與第一活塞(18)和第二活塞(21)的進液口連接；所述第一活塞(18)和第二活塞(21)的氣體出口分別通過第七閥(19)和第九閥(22)經過背壓閥(23)連接磁攪拌容器(63)。

7.根據權利要求1所述的一種水合物評價實驗系統，其特征在于，化學試劑注入裝置包括第二液池(33)、第三活塞(36)和第四活塞(39)，其中，所述第二液池(33)的出液口經過恒流泵(34)分別連接第三活塞(36)和第四活塞(39)的進液口連接；第三活塞(36)和第四活塞(39)的化學試劑出口分別通過第十六閥(37)和第十八閥(40)經過第十九閥(41)連接第二十閥(42)。

8.根據權利要求1所述的一種水合物評價實驗系統，其特征在于，該實驗系統還包括有用于抽真空的排氣裝置，所述排氣裝置包括第二十七閥(60)，所述第二十七閥(60)設置在封閉回路上，所述第二十七閥(60)的出口分別連接緩沖罐(58)和真空泵(57)，所述緩沖罐(58)上設置有第四壓力計(59)和第二十八閥(61)。

9.根據權利要求1所述的一種水合物評價實驗系統，其特征在于，該實驗系統還包括氣液分離結構，所述氣液分離結構包括氣液分離器(75)，所述氣液分離器(75)的進口依次經過回壓閥(70)和第二十九閥(68)連接磁攪拌容器(63)的出口；所述氣液分離器(75)的頂部氣體出口連接濕式流量計(74)；所述氣液分離器(75)的底部液體出口連接計量容器(77)。

10.一種水合物評價實驗方法，其特征在于，基于權利要求1-9中任一項所述的一種水合物評價實驗系統，包括以下步驟：

根據實驗目的，以A、B、C、D四種情況擇一選擇開展實驗：

A：無化學試劑進行水合物的合成時，其中，合成可燃冰：

將儲存在第一氣瓶(1)內的CH₄或者天然氣混合氣體增壓后，經過流量控制器(12)送入磁攪拌容器(63)內，按照實驗工藝要求設定實驗工藝參數，進行可燃冰的合成；

合成CO₂水合物：

將儲存在第二氣瓶(2)內的CO₂氣體增壓后，直接送入磁攪拌容器(63)內，按照實驗工藝要求設定實驗工藝參數，進行CO₂水合物的合成；

B：利用化學試劑進行水合物的合成時，其中，合成可燃冰：

將儲存在第一氣瓶(1)內的CH₄或者天然氣混合氣體增壓后，經過流量控制器(12)送入磁攪拌容器(63)內；同時，利用化學試劑注入裝置將化學試劑注入磁攪拌容器(63)內，按照實驗工藝要求設定實驗工藝參數，進行可燃冰的合成；

合成CO₂水合物：

將儲存在第二氣瓶(2)內的CO₂氣體增壓后直接送入磁攪拌容器(63)內；同時，利用化學試劑注入裝置將化學試劑注入磁攪拌容器(63)內，按照實驗工藝要求設定實驗工藝參數，進行CO₂水合物的合成；

C：對化學試劑進行測試：

通過化學試劑注入裝置將實驗所需的化學試劑注入封閉回路，設置液體的流動速度，啟動循環泵，使得化學試劑在封閉回路內流動；通過壓差傳感器測第二十四閥(52)進出口處的化學試劑的壓差；

D：觀測水合物的合成或分解

將CO₂氣體或CH₄經過第二十閥(42)送入封閉回路中，利用設置在封閉回路上的溫控裝置設置實驗溫度，用以模擬CO₂氣體或CH₄在管路運輸過程中，由于降溫或者增壓形成水合物，并在升溫或者增壓時，閥門和窄長管路中是否形成有水合物柱塞；以及用以模擬在循環管路中，利用化學法清除水合物柱塞。