[发明专利]一种可实现多种制备方法的天然气水合物合成装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然气水合物合成的实验装置，涉及集多种制备方法于一体的天然气水合物合成装置。

背景技术

天然气水合物作为一种最具价值的海底矿产资源，其巨大的资源量和可能的开发利用前景已经成为下一代的战略能源储备，另一方面天然气水合物在天然气储运、煤层气分离等方面的应用也吸引了大量的研究人员，天然气水合物合成及含天然气水合物的样品制备意义重大。

发明内容

目前天然气水合物合成方式多种多样，本发明提供了一种集多种制备方法于一体的天然气水合物合成装置，有利于降低成本和开展多样化的实验研究。

一种可实现多种制备方法的天然气水合物合成装置，包括：真空排气单元、高压天然气供气单元和天然气水合物合成单元；真空排气单元包括：真空泵、真空计、高压截止阀，真空泵与真空计通过管路相连，真空计、高压截止阀、设置在所述连接管路上；高压天然气供气单元包括：压力控制器、质量流量计、缓冲罐、气驱增压泵、高压气瓶、止逆阀、缓冲罐压力计，压力控制器、质量流量计、缓冲罐、气驱增压泵高压气瓶和止逆阀依次串联连接，缓冲罐压力计设置在缓冲罐上；天然气水合物合成单元包括：水浴、反应釜、气液分离器、柱塞泵、高压截止阀、反应釜温度传感器和反应釜温度传感器，反应釜设置在水域中，反应釜温度传感器、设置在反应釜上，反应釜与气液分离器通过管路并联在一起，并且在所述并联管路上设置有柱塞泵、高压截止阀；所述真空排气单元、高压天然气供气单元和天然气水合物合成单元相互之间依次通过管路连接。

进一步，水浴内循环水为盐水或防冻液，水温高低可由程序控制。

进一步，反应釜可直接放入水浴中或反应釜为水冷夹套结构，其水冷夹套水循环由水浴提供进水和回水。

进一步，在气液分离器入口串联有截止阀，柱塞泵的出口串联有截止阀；当这两个阀门关闭后可以将气液分离器和柱塞泵与反应釜隔离。

进一步，在气液分离器入口和柱塞泵的出口之间连接带有截止阀的管路，当关闭截止阀，气液分离器和柱塞泵与反应釜相隔离后，可以经由此条管路实现水介质由柱塞泵驱动在气液分离器内循环。

进一步，气液分离器还可以作为饱和水存储罐，其内部可采用磁耦合搅拌或通过与柱塞泵、高压截止阀构成一个水循环管路系统，通过水循环实气液分离器内天然气与水的充分接触，使水达到饱和；水饱和后通过截止阀可由柱塞泵泵入反应釜中。

本发明的特点是在气液分离器入口和柱塞泵的出口都串联有截止阀；当这两个阀门关闭后可以将气液分离器和柱塞泵与反应釜隔离；在气液分离器入口和柱塞泵的出口之间连接带有截止阀的管路，当气液分离器和柱塞泵与反应釜隔离后可以经由此条管路实现水介质在气液分离器内循环，气液分离器可以实现使水在高压甲烷存在的条件下充分饱和的功能。水饱和后可进一步由柱塞泵泵入反应釜中。并且，真空排气单元在装置初始内外处于大气条件下，对天然气水合物合成单元抽真空，真空度达到要求后保持装置合成单元内与大气截断；高压天然气供气单元将低压天然气增压到高压状态，向天然气水合物合成单元供给高压天然气，并可维持合成单元在天然气反应过程中压力稳定；天然气水合物合成单元通过水浴温度调节，达到反应釜内温度和压力满足水合物生成条件，在静态条件下或单元内水循环的动态条件下合成天然气水合物，当反应釜中装有多孔填料时则可合成含天然气水合物的填料样品。

本装置通过管路的连接和截止阀开关转换可以实现多种天然气水合物制备方法于一体，在实验中不需要另行连接管路，即可而达到以下试验目的：

1、可提供多种天然气水合物合成方法并具有较好的扩展性；

2、集多种制备方法于一体，结构紧凑，成本较低。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的结构示意图。

1：反应釜、2：水浴、3：真空泵、4：气液分离器、5：柱塞泵、6：压力控制器、7：质量流量计、8：缓冲罐、9：气驱增压泵、10：高压气瓶、11～18：高压截止阀、19：止逆阀、21：反应釜温度传感器、22：反应釜温度传感器、23：真空计、24：缓冲罐压力计。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作详细描述。如图1所示：本发明中的装置由三部分组成：真空排气单元，高压天然气供气单元和水合物反应单元。

真空排气单元包括：真空泵3、真空计23、高压截止阀12。真空泵3与真空计23通过管路相连，真空计23、高压截止阀12设置在该连接管路上，真空泵3串联了截止阀12连接到天然气水合物合成单元的管路上，可对天然气水合物合成单元抽真空。