[發(fā)明專利]一種氣體水合物柱體快速制備裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011382968.7
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112546962B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周雪冰;梁德青;李棟梁;盧靜生;龍臻;劉嬋娟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號: B01J3/04
• 分類號: B01J3/04;G01N1/28;C10L3/10
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 周友元;莫瑤江

1.一種氣體水合物柱體快速制備裝置，其特征在于：包括耐高壓釜、壓力控制裝置、補液裝置、排液裝置、溫度測控裝置、液壓控制裝置和電加熱裝置；

所述的耐高壓釜中的水合物合成腔體為圓柱形，軸線與水平面垂直，頂部設(shè)有液壓驅(qū)動的用于改變水合物合成腔體容積的活塞，底部設(shè)有排液孔，活塞與耐高壓釜上端蓋構(gòu)成密閉的液壓腔體，用于盛放耐高壓的液壓油，活塞頂面設(shè)有穿出耐高壓釜上端蓋的活塞桿，活塞桿和活塞內(nèi)部設(shè)有與水合物合成腔體連通的高壓氣體管路和補給液管路，耐高壓釜側(cè)壁上部設(shè)有液壓油孔；

所述的壓力控制裝置與活塞桿的高壓氣體管路相連，用于向耐高壓釜中的水合物合成腔體補給氣體；

所述的補液裝置與活塞桿的補給液管路相連，用于向耐高壓釜中的水合物合成腔體補給水溶液；

所述的排液裝置與耐高壓釜中的水合物合成腔體底部的排液孔相連，用于排除耐高壓釜中的水合物合成腔體中的過量水溶液；

所述的溫度測控裝置用于控制耐高壓釜中的水合物合成腔體的溫度；

所述的液壓控制裝置與耐高壓釜側(cè)壁上部的液壓油孔相連，用于控制活塞的運動；

所述的電加熱裝置設(shè)置在耐高壓釜底部，用于加熱溶解水合物合成腔體的氣體水合物，以修正水合物體積和外形。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體水合物柱體快速制備裝置，其特征在于：所述的壓力控制裝置包括高壓氣源、減壓閥、止回閥、安全閥和壓力變送器，高壓氣源依次經(jīng)減壓閥、止回閥、安全閥、壓力變送器與活塞桿的高壓氣體管路相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體水合物柱體快速制備裝置，其特征在于：所述的補液裝置包括平流泵，通過補給液管路向耐高壓釜中的水合物合成腔體補給溶液。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體水合物柱體快速制備裝置，其特征在于：所述的排液裝置包括與耐高壓釜中的水合物合成腔體底部的排液孔相連排液閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體水合物柱體快速制備裝置，其特征在于：所述的溫度測控裝置包括溫度傳感器和空氣浴；溫度傳感器用于測量耐高壓釜中的水合物合成腔體的溫度變化，空氣浴用于為耐高壓釜提供恒定的溫度環(huán)境。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氣體水合物柱體快速制備裝置，其特征在于：所述的溫度傳感器包括：貼附于耐高壓釜外壁面的溫度計，或照射在耐高壓釜外壁面的紅外線測溫儀。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體水合物柱體快速制備裝置，其特征在于：所述的液壓控制裝置包括位移傳感器和液壓泵，位移傳感器固定在耐高壓釜中的活塞桿上，自由端的探針與耐高壓釜上端蓋外表面接觸，液壓泵與耐高壓釜側(cè)壁上部的液壓油孔相連。

8.一種氣體水合物柱體快速制備方法，基于權(quán)利要求1-7任一所述的氣體水合物柱體快速制備裝置實現(xiàn)，其特征在于，包括：

（1）水合物快速生成：在水合物生成過程中控制耐高壓釜內(nèi)活塞做往復(fù)運動，引起耐高壓釜中的水合物合成腔體內(nèi)的氣相壓力產(chǎn)生震蕩進(jìn)而使溶解的氣體在液相中形成大量鼓泡，以提高水合物合成腔體內(nèi)的氣液接觸面積，加速水合物的生成；

（2）水合物柱體壓制：在耐高壓釜中水溶液全部轉(zhuǎn)化成固體水合物后，利用耐高壓釜內(nèi)活塞持續(xù)壓縮水合物合成腔體的容積以獲得緊密規(guī)則的水合物柱體；當(dāng)水合物柱體的高度過小時，重復(fù)進(jìn)行水合物快速生成和水合物柱體壓制，直至所壓制的水合物柱體的外形尺寸參數(shù)符合要求；當(dāng)水合物柱體的高度過大時，開啟耐高壓釜底部的電加熱裝置，溶解部分水合物，開啟排液閥，使水合物溶解形成的水溶液排出耐高壓釜，再次進(jìn)行水合物柱體壓制，直至所壓制的水合物柱體的外形尺寸參數(shù)符合要求。