[發明專利]水合物相變進程監測系統、發熒光的表面活性劑及應用

在審

• 申請號: 202310431718.5
• 申請日: 2023-04-21
• 公開（公告）號: CN116297417A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 李星泊;姜良月;馬文文;倪耶奇;張哲
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: G01N21/77
• 分類號: G01N21/77
• 代理公司: 大連星河彩舟專利代理事務所(普通合伙) 21263
• 代理人: 劉斌

水合物相變進程監測系統、發熒光的表面活性劑及應用，屬于水合物生成領域，為了解決水合物相變進程監測的問題，用于水合物相變進程監測的用途，要點是包括：比色皿，用于獲取反應裝置中的水合物的排液，所述水合物含有發熒光的表面活性劑；光源，照射所述比色皿中所獲取的含有發熒光的表面活性劑的所述水合物的排液；光譜采集裝置，采集在所述光源照射下所述比色皿中的所述水合物的排液中所述發熒光的表面活性劑發出的光譜信息；計算裝置，接收所述光譜采集裝置采集的由所述發熒光的表面活性劑發出的光譜信息，根據所述光譜信息獲取反應裝置中水合物反應進程。

技術領域

本發明屬于水合物生成領域，涉及一種水合物相變進程監測系統、使用在監測系統中的發熒光的表面活性劑及表面活性劑的應用。

背景技術

隨著社會經濟的高速發展，各種能源的迅速消耗，引起了全球變暖、能源短缺等一系列環境問題。因此，如何將能源高效充分的利用至關重要。水合物資源因其存儲量大、綠色環保的優勢在未來的能源領域中扮演著越來越重要的角色。

水合物是在低溫、高壓條件下，主體水分子通過氫鍵形成大小和形狀不同的多面體籠型結構，客體氣體分子通過范德華力填充在籠中形成的類冰狀籠型結晶化合物。水合物的生成是一個相變過程，該相變進程的監測對于水合物工質蓄冷、水合物資源開采、天然氣管道運輸等方面都具有重要的意義。

通常，監測水合物反應進程方法有觀測法、PH在線測試法等監測方式。其中觀測法誤差較大，反應到底進行到什么程度，并不能精確的判斷。而對于PH在線監測法而言，存在一定的弊端，它只能檢測一些帶有酸堿度的水合物，而不能監測甲烷水合物、THF水合物等水合物，同時在計算的過程中具有估算及省略電離的部分，從而導致計算結果并不精確。

目前，為使水合物能夠廣泛的應用于蓄冷、儲能等領域，對于一些生成速率緩慢及生成條件苛刻的水合物，傳統的研究方法是添加表面活性劑，如十六烷基三甲基溴化銨，用以降低氣液界面的表面張力，提高液相中氣體的擴散系數，提高相變反應速率，滿足實際應用的要求。但對于這種傳統的表面活性劑并不能監測水合物的相變進程。因此，發明一種既能有效提升水合物相變速率又能實現水合物相變進程監測的系統對于拓展水合物資源應用領域具有重要意義。

發明內容

為了解決水合物相變進程監測的問題，在第一方面上，根據本申請一些實施例的水合物相變進程監測系統，包括：

比色皿，用于獲取反應裝置中的水合物的排液，所述水合物含有發熒光的表面活性劑；

光源，照射所述比色皿中所獲取的含有發熒光的表面活性劑的所述水合物的排液；

光譜采集裝置，采集在所述光源照射下所述比色皿中的所述水合物的排液中所述發熒光的表面活性劑發出的光譜信息；

計算裝置，接收所述光譜采集裝置采集的由所述發熒光的表面活性劑發出的光譜信息，根據所述光譜信息獲取反應裝置中水合物反應進程。

根據本申請一些實施例的水合物相變進程監測系統，所述計算裝置根據所述光譜信息獲取水合物反應進程的方法，包括：

所述計算裝置根據所述光譜信息，獲取反應裝置中水合物中水的反應進程量，所述水的反應進程量包括反應裝置中水合物反應所消耗水的質量以及反應裝置中水合物反應的水的反應速率；

所述反應裝置中水合物反應所消耗水的質量由公式(4)表示：

其中，Δm表示反應裝置中消耗水的質量，m₂表示反應裝置中初始水的質量，m₂表示反應裝置中初始發熒光的表面活性劑的質量，K表示摩爾吸收系數，L表示比色皿的邊長，I₂表示透射光強度，I₁表示入射光強度。

所述反應裝置中水合物反應的水的反應速率由公式(5)表示：