[发明专利]气体水合物生成取样分析方法及装置

说明书

技术领域

本发明是涉及一种气体水合物生成、取样分析方法及装置，尤其是一种应用于多组分混合气体水合物生成中组分测定的分析方法及装置。

背景技术

气体水合物又称笼形水合物，由许多低分子量的气体分子，如烃类、二氧化碳等，被水分子所包围，在高压冰点温度附近形成冰状晶体结构。目前发现的水合物主要分为三种结构：体心立方结构的SI水合物，面心立方结构的SII水合物，六方结构的SH水合物。

气体分子形成水合物的种类与分子范德华半径有关，水合物可以容纳的分子大小为：SI小于0.52nm，SII为0.52～0.69nm，SH为0.75～0.9nm。随着科学的不断发展，实验研究手段和水平的提高，更多的气体分子能填充各个胞腔形成稳定的水合物。较小直径的气体分子如氢气和氦气都能形成稳定的水合物。小气体分子也能多占据大胞腔形成稳定的结构，如氮气可以双占据SII水合物的大胞腔形成稳定结构，SH水合物也可由小气体分子多占据的大胞腔形成。不同的气体分子按不同比率占据胞腔可形成混合形气体水合物。

混合气体水合物中不同的气体组分生成水台物的压力不同，一般大于同温下气体组分饱和蒸气压的差。因此通过形成水合物易造成某些气体组分(生成水合物压力相差较大)的分离，可以用于水溶液的提浓和分离，以及分离气体混合物，如分离二氧化碳与甲烷。国外在水合物分离技术方面虽有一些研究，但还未完善，国内在这方面的研究则处于起步阶段。美国专利US5660603公开了一种基于各种组分生成水合物的不同特性，从天然气中分离特定的烃的方法。前苏联专利SU1648527公开了一种利用水合物法分离气体的方法，该方法使气体混合物通过含水合物促进剂的水溶液，一些轻质气体与水形成固态水合物，从而达到分离气体的目的。美国专利US20050120878A1公开了一种利用水合物技术分离甲烷气体中的CO2的工艺。

目前，混合气体水合物分离法中气体分离效率是检测分离效果的依据，因此气体组分取样和分析较为重要。但是，因为取样量必须少才能保证取样时候其他相态不发生变化，对水合物实验中气体组分的取样和分析较为困难。同时为分析液体或水合物相中气体组分含量，取样分析也较为困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种气体水合物生成取样分析装置及所述装置的气体水合物生成、取样分析方法，应用于多组分混合气体水合物的生成研究，以及混合气体水合物各相态中各组分测定研究。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种气体水合物生成、取样分析装置，包括供液模块、供气模块、气体水合物生成模块、取样模块、控温模块和数据采集处理模块、气相色谱仪；供气模块与气体水合物生成模块连通，用于向气体水合物生成模块提供反应气体；供液模块一端与气体水合物生成模块连通，另一端与数据采集处理模块电连接，其用于向气体水合物生成模块提供反应液体；气体水合物生成模块与数据采集处理模块连接，用于将其内的反应气体和反应液体混合，并生成气体水合物；取样模块一端与气体水合物生成模块连通，与另一端通过气密注射器抽取气体样品，传送到气相色谱仪分析，该气相色谱仪与所述数据采集处理模块电连接；控温模块，其用于控制气体水合物生成模块内的温度变化；数据采集处理模块，其用于采集、保存和分析所述气体水合物生成模块、供液模块内的反应和变化的数据及保存气相色谱仪中气体组分的分析数据。

该装置可以进行不同组分气体与纯水或化学试剂溶液形成水合物的相平衡实验，同时可以进行不同组分气体水合物生成过程中各个组分分析实验。

所述供气模块包括设置在供气管道上并依次连接的气瓶、减压器、放空阀、单向阀，该供气管道与所述气体水合物生成模块连通。

所述供液模块包括有与所述采集控制板卡电连接的电子天平、设置在电子天平上的容器、与容器通过输液管道连接的平流泵、中间容器，该输液管道与所述气体水合物生成模块连通。电子天平精度为0.01g可以准确测量容器中液体的质量，液体通过平流泵从反应釜进液口注入到反应釜，当液体为化学试剂溶液时，为避免化学药剂对平流泵的腐蚀损坏，采用中间容器来注入化学试剂溶液。