[发明专利]天然气水合物分解率实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验装置，尤其涉及一种天然水合物分解率的实验装置。

背景技术

天然气水合物是由天然气和水在一定的温度、压力条件下生成的一种非化学计量笼形晶体。目前，在永久冻土带和大陆架边缘的许多地方都发现存在水合物，经初步推算，自然界中水合物中包含的甲烷等气体储量是传统能源(煤、石油及天然气)总储量的两倍。天然气水合物分解率研究可以为利用水合物资源提供有力的支持。

天然气水合物的热力学研究到80年代已经达到了相当成熟的程度，各国科学家相继建立了比较成熟的水合物生成条件的热力学模型。随着研究的深入，水合物的研究开始从热力学转向动力学，研究体系也从开始的纯溶液体系转向多孔介质体系。自然条件下水合物赋存环境复杂，取样难度大、成本高，如果处理不当，还有可能引发严重的地质灾害。因此，模拟实验研究方法被普遍认为是一种安全有效的水合物研究途径。

发明内容

本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种天然气水合物分解率实验装置，其结构简单，实验效果好。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括两个或两个以上的反应釜，每个反应釜通过独立的管道与同一个供气装置连接；每个反应釜的输出管路上设有压力传感器、调压阀；每个反应釜的底部皆设有温度传感器。

与大多数水合物分解模拟实验装置不同，本设计可在相同的温度环境下同时进行两组或两组以上的水合物分解反应实验。多组独立反应釜分别配备精密电控调节阀，能够根据设定压力自动调节分解气体排出量，达到恒压分解的目的。此外，多组反应釜又可使用不同类型的多孔介质。这可使不同条件下水合物分解特征的讨论更具对比性。整套装置由多套独立的分解系统组成，可以使用相同的温度、压力条件平行合成、分解多个水合物样品。反应釜由不锈钢制成，内筒直径30mm、高50mm，最大可承受30MPa压力。

所有的反应釜皆设置在水浴箱中。调压阀包括手动调压阀和自动调压阀。每个输出管路上设有两个个手动调压阀和一个自动调压阀。每个输出管路上设有流量计。

反应釜底部装有一个温度传感器，用来监测釜内温度。反应釜放置在水浴箱中，水浴箱可控温度范围-10℃～100℃，控温精度0.1℃。压力传感器安装在反应釜顶部分解气调压阀之前，最大工作压力30MPa，精度0.01％。水合物分解时的恒压状态通过分解气输出管路上的调压阀来实现。其中前面为手动调压阀，最后一个为感应式自动调压阀。

其工作原理是压力传感器向计算机实时传送釜内压力信号，当反应釜内压力异于实验设定值，计算机会启动旋转电机工作，通过电机控制调压阀的开关程度，达到稳压的目的。在调压阀之后装有流量计，用来监测分解气体的瞬时流速和累计流量。

本发明的天然气水合物分解率实验装置，可以精确测定水合物分解率，所述装置简单、造价低廉、操作方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本装置做详细描述：

图1为本装置示意图；

1、供气装置；2、温度传感器；3、反应釜；4、压力传感器；5、手动调压阀；6、自动调压阀；7、流量计；8、水浴箱。

具体实施方式

本装置包括三个反应釜3，每个反应釜3通过独立的管道与同一个供气装置1连接；每个反应釜3的输出管路上设有压力传感器4、调压阀；每个反应釜3的底部皆设有温度传感器2。

所有的反应釜3皆设置在水浴箱8中。调压阀包括手动调压阀5和自动调压阀6。每个输出管路上设有三个手动调压阀5和一个自动调压阀6。每个输出管路上设有流量计7。

甲烷水合物分解率实验采用两种分解方法：等容升温分解和不同粒径多孔介质中常压分解。

1.等容升温分解实验步骤：

(1)向反应釜3中加入60ml水溶液。

(2)向反应釜3中通入高压甲烷气体，同时打开恒温水浴箱8，在设定的温度压力条件下合成水合物。

(3)当水合物合成反应结束后密封反应釜3，关闭水浴控温，使反应釜8温度自然升高。

(4)打开水合物分解率记录软件，监测水合物分解反应过程。

2.不同粒径多孔介质中甲烷水合物常压分解实验步骤：

(1)人工筛选五种不同粒径的天然海沙，用5％的盐酸溶液浸泡48h，再用去离子水反复浸泡冲洗干净，烘干备用。

(2)向反应釜3中加入25ml已知粒径的海沙和10ml的水溶液。

(3)使用合适反应条件合成甲烷水合物。

(4)分解反应开始前放掉反应釜3内的高压气体，使水合物在常压下分解。