[发明专利]一种常压下甲烷水合物的制备装置及制备方法

说明书

本发明公开了一种常压下甲烷水合物的制备装置，包括用于生成泡沫的发泡单元；用于提供低温甲烷液体的供液单元；上端与发泡单元连通、下端与供液单元连通的用于生成甲烷水合物的反应器单元；用于采集反应器单元内温度、电阻率的数据采集单元。本发明常压下甲烷水合物的制备装置在常压低温条件下，将低温甲烷液体通入储存罐中，利用发泡装置生成高倍泡沫液，通过低温甲烷蒸气向上运动与泡沫接触发生传热传质的过程中生成甲烷水合物；整个实验过程操作简便，对实验环境要求低，可以在常压下快速制备甲烷水合物，具有耗时短、费用低、实验可重复性高的优点。

技术领域

本发明属于天然气水合物技术领域，具体涉及一种常压下甲烷水合物的制备装置及制备方法。

背景技术

天然气水合物在世界有广泛的储量，是一种清洁能源，因此具有重要的应用前景。目前对于天然气水合物的研究发现，它的形成条件基本都是在高压低温的环境中，一旦压力降低或温度上升都会导致水合物的快速分解。目前实验室制备甲烷水合物的方法主要有以下几种：

1、气-液界面接触法：即一定压力和温度下，从反应器顶部进气，保持天然气和溶液在界面接触，形成水合物晶核，并向溶液内部扩散，从而形成大量水合物。

2、搅拌法：即在溶液中设置搅拌器来加快气体的溶解，提高溶液中的气体浓度，促进气-液间的相互作用，反应速率增加，诱导时间缩短。

3、喷雾法：即将水分散到气体中，最大程度地扩大气-液接触面积，由于雾化喷嘴的节流效应，可以进一步提高水的过冷度，增大水合物反应的驱动力，即增大水的温度与水合物相平衡温度之差，。

4、孔板鼓泡法：即在反应器中设置微孔孔板，将气体分散到水中，极大地增加了气体在水中的溶解度，扩大了气-液接触面积，加快了水合物成核速率，从而缩短了诱导时间。

以上制备方法的主要原理都是在不同压力和温度环境下，增加气-水接触面积，提高水和反应速率，从而生成稳定的水合物。以上甲烷水合物的制备方法在实验室应用时，主要存在以下问题：

(1)以上各方法均是在高压密闭容器中进行反应，对于实验设备和操作要求较高，一旦外界环境变化，水合物容易分解。

(2)以上各方法在制备水合物时耗时较长，生成水合物时往往需要大量时间，制备受外界环境影响较大，不同实验工况较难重复等缺点。

因此，亟需设置一种适用于实验室常压环境下的甲烷水合物的制备装置及制备方法。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种常压下甲烷水合物的制备装置及制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种常压下甲烷水合物的制备装置，包括

用于生成泡沫的发泡单元；

用于提供低温甲烷液体的供液单元；

上端与发泡单元连通、下端与供液单元连通的用于生成甲烷水合物的反应器单元；

用于采集反应器单元内温度、电阻率的数据采集单元。

优选的，所述发泡单元包括气体泵、发泡筒；

所述气体泵的出口通过气相管与发泡筒的一端进行连通，所述发泡筒的另一端与反应器单元的上端进行连通；

所述发泡筒的远离反应器单元的一端上部通过液相管与盛有按一定比例混合的高倍泡沫液和纯水的集液量筒的底部进行连通；所述液相管的底部插入到发泡筒内部，所述液相管的底部设置有喷嘴；

所述发泡筒的远离反应器单元的一端设置有整流网，所述发泡筒靠近反应器单元的一端设置有泡沫发生网。