[发明专利]天然气水合物的体积测量设备及方法

说明书

本发明公开了一种天然气水合物的体积测量设备及方法，其中，天然气水合物的体积测量设备包括测量舱、恒温装置、气体吸收瓶、进气装置及称重装置，连接管路设置有第一截断阀，气体吸收瓶内盛放有氯化钙溶液；当测量时，先关闭第一截断阀，通过进气装置向测量舱内充入二氧化碳气体，当二氧化碳气体充满测量舱后，再打开第一截断阀，通过进气装置向测量舱内充入惰性气体，惰性气体沿连接管路将二氧化碳气体运载至气体吸收瓶内，二氧化碳气体与氯化钙溶液反应生成碳酸钙固体；称重装置用于称量碳酸钙固体的质量。本发明的技术方案能够有效地解决现有技术无法在维持天然气水合物样品原状的情况下，对天然气水合物样品的体积进行精确测量的问题。

技术领域

本发明涉及天然气水合物的体积测量技术领域，尤其涉及一种天然气水合物的体积测量设备及方法。

背景技术

天然气水合物广泛分布于深海沉积物中，是由甲烷气体和水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”。1立方米天然气水合物可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多，并且全球分布广泛，所以具有极高的资源价值。随着我国经济实力和科学技术的不断发展，正在大力发展海洋天然气水合物调查和试开采工作。

由于天然气水合物在常温常压下极易分解成水和天然气，所以实验室保存天然气水合物样品，通常是将样品用锡箔纸包裹后，放于液氮罐中冷冻保存(在常压下，液氮温度为-196℃)。

在此极度低温下，天然气水合物样品呈现松散的不规则块状。在现有技术中，不规则固体样品的体积测量一般采用排水法，但是此法不适合液氮冷冻保存的天然气水合物样品体积的测定，主要原因如下：

1、天然气水合物样品温度极低，当放入水中时，水会在样品表面迅速结冰，造成体积膨胀，从而影响测定结果；

2、当天然气水合物样品放入水中时，温度会快速升高，导致样品分解(常压下天然气水合物样品的分解温度为-45℃)，破坏了样品的原状。

3、如果使用其他液体代替水来进行体积测量，则会对天然气水合物样品造成污染。

因此，应用现有的测量方法无法在维持天然气水合物样品原状的情况下，对天然气水合物样品的体积进行精确的测量。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种天然气水合物的体积测量设备及方法，以解决现有技术无法在维持天然气水合物样品原状的情况下，对天然气水合物样品的体积进行精确测量的问题。

为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种天然气水合物的体积测量设备，包括：测量舱，用于放置天然气水合物样品；恒温装置，与测量舱相配合以使测量舱内保持在预定温度；气体吸收瓶，通过连接管路与测量舱连通，连接管路上设置有第一截断阀，气体吸收瓶内盛放有氯化钙溶液，氯化钙溶液的液面低于连接管路与测量舱连通的管口；进气装置，进气装置与测量舱连通，当进行测量时，先将第一截断阀关闭，通过进气装置向测量舱内充入二氧化碳气体，当二氧化碳气体充满测量舱后，再将第一截断阀打开，通过进气装置向测量舱内充入惰性气体，惰性气体沿着连接管路将二氧化碳气体全部运载至气体吸收瓶内，二氧化碳气体与氯化钙溶液反应生成碳酸钙固体；称重装置，用于称量碳酸钙固体的质量。

优选地，还包括第一排气管路、二氧化碳探测仪以及温度计，第一排气管路与测量舱的顶部连通，第一排气管路上设置有第二截断阀，二氧化碳探测仪的探测端和温度计的测温端均伸入至测量舱内。

优选地，进气装置包括用于充入二氧化碳气体的第一进气管路以及用于充入惰性气体的第二进气管路，第一进气管路与测量舱的底部连通，第二进气管路与测量舱的顶部连通，连接管路的两端分别与测量舱的底部和气体吸收瓶的底部连通，第一进气管路上设置有第三截断阀，第二进气管路上设置有第四截断阀。