[发明专利]一种气体水合物柱体快速制备装置及方法

权利要求书

1.一种气体水合物柱体快速制备装置，其特征在于：包括耐高压釜、压力控制装置、补液装置、排液装置、温度测控装置、液压控制装置和电加热装置；

所述的耐高压釜中的水合物合成腔体为圆柱形，轴线与水平面垂直，顶部设有液压驱动的用于改变水合物合成腔体容积的活塞，底部设有排液孔，活塞与耐高压釜上端盖构成密闭的液压腔体，用于盛放耐高压的液压油，活塞顶面设有穿出耐高压釜上端盖的活塞杆，活塞杆和活塞内部设有与水合物合成腔体连通的高压气体管路和补给液管路，耐高压釜侧壁上部设有液压油孔；

所述的压力控制装置与活塞杆的高压气体管路相连，用于向耐高压釜中的水合物合成腔体补给气体；

所述的补液装置与活塞杆的补给液管路相连，用于向耐高压釜中的水合物合成腔体补给水溶液；

所述的排液装置与耐高压釜中的水合物合成腔体底部的排液孔相连，用于排除耐高压釜中的水合物合成腔体中的过量水溶液；

所述的温度测控装置用于控制耐高压釜中的水合物合成腔体的温度；

所述的液压控制装置与耐高压釜侧壁上部的液压油孔相连，用于控制活塞的运动；

所述的电加热装置设置在耐高压釜底部，用于加热溶解水合物合成腔体的气体水合物，以修正水合物体积和外形。

2.根据权利要求1所述的一种气体水合物柱体快速制备装置，其特征在于：所述的压力控制装置包括高压气源、减压阀、止回阀、安全阀和压力变送器，高压气源依次经减压阀、止回阀、安全阀、压力变送器与活塞杆的高压气体管路相连。

3.根据权利要求1所述的一种气体水合物柱体快速制备装置，其特征在于：所述的补液装置包括平流泵，通过补给液管路向耐高压釜中的水合物合成腔体补给溶液。

4.根据权利要求1所述的一种气体水合物柱体快速制备装置，其特征在于：所述的排液装置包括与耐高压釜中的水合物合成腔体底部的排液孔相连排液阀。

5.根据权利要求1所述的一种气体水合物柱体快速制备装置，其特征在于：所述的温度测控装置包括温度传感器和空气浴；温度传感器用于测量耐高压釜中的水合物合成腔体的温度变化，空气浴用于为耐高压釜提供恒定的温度环境。

6.根据权利要求5所述的一种气体水合物柱体快速制备装置，其特征在于：所述的温度传感器包括：贴附于耐高压釜外壁面的温度计，或照射在耐高压釜外壁面的红外线测温仪。

7.根据权利要求1所述的一种气体水合物柱体快速制备装置，其特征在于：所述的液压控制装置包括位移传感器和液压泵，位移传感器固定在耐高压釜中的活塞杆上，自由端的探针与耐高压釜上端盖外表面接触，液压泵与耐高压釜侧壁上部的液压油孔相连。

8.一种气体水合物柱体快速制备方法，基于权利要求1-7任一所述的气体水合物柱体快速制备装置实现，其特征在于，包括：

（1）水合物快速生成：在水合物生成过程中控制耐高压釜内活塞做往复运动，引起耐高压釜中的水合物合成腔体内的气相压力产生震荡进而使溶解的气体在液相中形成大量鼓泡，以提高水合物合成腔体内的气液接触面积，加速水合物的生成；

（2）水合物柱体压制：在耐高压釜中水溶液全部转化成固体水合物后，利用耐高压釜内活塞持续压缩水合物合成腔体的容积以获得紧密规则的水合物柱体；当水合物柱体的高度过小时，重复进行水合物快速生成和水合物柱体压制，直至所压制的水合物柱体的外形尺寸参数符合要求；当水合物柱体的高度过大时，开启耐高压釜底部的电加热装置，溶解部分水合物，开启排液阀，使水合物溶解形成的水溶液排出耐高压釜，再次进行水合物柱体压制，直至所压制的水合物柱体的外形尺寸参数符合要求。