一种合成不同成分天然气水合物的实验装置及合成方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种合成不同成分天然气水合物的实验装置，涉及天然气水合物合成技术领域，其包括：水合物生成单元、可分离的物料添加单元、球阀保压单元以及控制与检测单元，水合物生成单元包括水合物生成桶，所述水合物生成桶用于反应生成带有金属示踪颗粒的水合物；可分离的物料添加单元用于在水合物反应过程中添加金属示踪颗粒；球阀保压单元设置在所述物料添加单元和所述水合物生成单元之间，用于控制两者的联通和封闭；控制与检测单元用于控制所述物料添加单元内的电机按指令运动，并用于接收、处理和展示所述水合物生成单元的各类传感器的数据。本发明专利技术能够在合成水合物的同时，可以根据研究需要均匀或逐层添加合适的金属示踪颗粒。示踪颗粒。示踪颗粒。

【技术实现步骤摘要】
一种合成不同成分天然气水合物的实验装置及合成方法


[0001]本专利技术涉及天然气水合物合成
，具体涉及一种合成不同成分天然气水合物的实验装置及合成方法。

技术介绍

[0002]天然气水合物是一种气体分子(以甲烷为主)与水在一定温度和压力条件下形成的结晶状固体物质，俗称“可燃冰”。天然气水合物在自然界中分布广泛在陆地上的永久冻土层以及大陆边缘海底的沉积层中，其储量丰富，且清洁干净，被认为是具有前景的新型清洁能源，具有极高的资源价值，因此天然气水合物近年来一直是科学界和油气工业界的研究热点，但由于天然气水合物开采过程中由于温度和压力的变化会发生相变，对天然气水合物进行原位岩心获取十分困难，这也使得天然气水合物的基础研究面临巨大挑战。
[0003]科学界通常采用在实验室内合成水合物再进行实验研究，但海底天然气水合物的组成成分多种多样，而实验室内合成水合物的装置通常采用甲烷气体和水在低温高压条件下合成天然气水合物，往往会忽略海底海底天然气水合物中细小的沙砾等成分，这些成分也在很大程度上影响了天然气水合物的物理力学性质。而水合物的物理力学性质在水合物的开采领域起着十分重要的作用，因此需要设计一种能够合成不同成分天然气水合物的实验装置。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种合成不同成分天然气水合物的实验装置，其能够在合成水合物的同时，可以根据研究需要均匀或逐层添加合适的金属示踪颗粒。本专利技术还提供了一种合成不同成分天然气水合物的方法，其能够合成带有金属示踪颗粒的天然气水合物。
[0005]为实现上述目的，本专利技术可采用以下技术方案进行：
[0006]一种合成不同成分天然气水合物的实验装置，其包括：
[0007]水合物生成单元，其包括水合物生成桶，所述水合物生成桶用于反应生成带有金属示踪颗粒的水合物；
[0008]可分离的物料添加单元，其用于在水合物反应过程中添加金属示踪颗粒；
[0009]球阀保压单元，其设置在所述物料添加单元和所述水合物生成单元之间，用于控制两者的联通和封闭；以及，
[0010]控制与检测单元，其用于控制所述物料添加单元内的电机按指令运动，并用于接收、处理和展示所述水合物生成单元的各类传感器的数据。
[0011]如上所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，进一步地，所述物料添加单元包括固定架套、电机、减速器、物料出口室、毛刷，所述固定架套上固定有所述电机和所述物料出口室，所述电机的输出端通过所述减速器连接所述毛刷，所述毛刷设置在所述物料出口室内，所述物料出口室内的下底面设有若干蜂窝状的洞口。
[0012]如上所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，进一步地，还包括物料添加室，所述物料添加室固定于所述固定架套上，且所述物料添加室的下端通过斜长管连接至所述物料出口室，所述物料添加室还设有用于控制物料下放速度的电控阀门。
[0013]如上所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，进一步地，所述球阀保压单元包括球阀阀体和球阀控制杆，其中，所述球阀控制杆用于控制所述球阀阀体的翻转，以控制球阀阀门的打开和关闭。
[0014]如上所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，进一步地，所述控制与检测单元包括：
[0015]温度传感器，其设置于所述水合物生成单元内，用于检测水合物生成的环境温度，并接收来自温度控制器发出的调节指令；
[0016]压力传感器，其设置于所述水合物生成单元内，用于检测水合物生成的环境压力；
[0017]电机控制器，其与所述物料添加单元内的电机控制信号相连；
[0018]电脑控制器，其与所述电机控制器、所述温度控制器、所述压力传感器控制信号相连；以及，
[0019]运行于所述电脑控制器的程序软件。
[0020]如上所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，进一步地，所述水合物生成单元设有带有电磁阀门的第二进气口、第二出气口、进水口和出水口。
[0021]如上所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，进一步地，所述水合物生成桶采用透光且强度符合设定要求的有机玻璃或特种玻璃。
[0022]如上所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，进一步地，还包括第一密封端盖、第二密封端盖及第三密封端盖，所述第一密封端盖位于所述物料添加单元的顶部，且所述第一密封端盖为实心圆形，所述第二密封端盖及所述第三密封端盖分别位于所述球阀保压单元的上下两端，且所述第二密封端盖及所述第三密封端盖均设有通孔。
[0023]如上所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，进一步地，所述物料添加单元、所述球阀保压单元及所述水合物生成单元通过若干法兰盘式的端盖连接，若干所述端盖通过紧锁螺丝固定，且所述端盖内设有密封圈。
[0024]本专利技术还提供了一种合成不同成分天然气水合物的方法，其包括以下步骤：
[0025]将水合物生成单元、保压球阀单元和物料添加单元由下到上依次安装，其中，在物料添加室提前存放金属示踪颗粒；
[0026]往水合物生成单元中加水，并将水合物生成单元内部的压力逐渐增加至设定压力，开通第二进气口和第二出气口使得天然气在水合物生成单元内部形成循环；
[0027]调节水合物生成单元的温度至设定温度，打开保压球阀单元，以使得物料添加单元与水合物生成单元的内部空间贯通；
[0028]打开电控阀门，物料添加室内的金属示踪颗粒随着斜长管流出至物料出口室；通过毛刷将金属示踪颗粒均匀的扫入物料出口室的蜂窝洞，金属示踪颗粒便会均匀的落下水合物生成桶中；
[0029]待含有金属示踪颗粒的水合物生成后，关闭保压球阀单元；
[0030]释放物料添加单元的压力，并待压力释放后将上部物料添加单元替换成其他要进行测试的实验仪器，完成实验装置在保压状态下测试模块的切换。
[0031]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：本专利技术的装置在合成水合物的同时，可以根据研究需要均匀或逐层添加合适的金属示踪颗粒，并可根据需要，适当控制金属示踪颗粒的下放速度，从而改变水合物中其他金属示踪颗粒的分布和密度。同时，上部的物料添加单元可以在合成水合物后能够在保持温度和压力的情况下拆下，替换成其他实验设备，以对合成的水合物进行相应的力学性质和其他方面的研究。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术实施例的合成不同成分天然气水合物的实验装置的结构示意图。
[0034]其中：1、锁紧螺丝；2、物料添加室；3、电控阀门；4、第一出气口；5、固定架套；6、物料出口室；7、球阀阀体；8、第二出气口；9、温度控制器；10、水合物生成桶；11、水合物样品；12、进水口；13、水合物固定座；14、测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成不同成分天然气水合物的实验装置，其特征在于，包括：水合物生成单元，其包括水合物生成桶，所述水合物生成桶用于反应生成带有金属示踪颗粒的水合物；可分离的物料添加单元，其用于在水合物反应过程中添加金属示踪颗粒；球阀保压单元，其设置在所述物料添加单元和所述水合物生成单元之间，用于控制两者的联通和封闭；以及，控制与检测单元，其用于控制所述物料添加单元内的电机按指令运动，并用于接收、处理和展示所述水合物生成单元的各类传感器的数据。2.根据权利要求1所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，其特征在于，所述物料添加单元包括固定架套、电机、减速器、物料出口室、毛刷，所述固定架套上固定有所述电机和所述物料出口室，所述电机的输出端通过所述减速器连接所述毛刷，所述毛刷设置在所述物料出口室内，所述物料出口室内的下底面设有若干蜂窝状的洞口。3.根据权利要求2所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，其特征在于，还包括物料添加室，所述物料添加室固定于所述固定架套上，且所述物料添加室的下端通过斜长管连接至所述物料出口室，所述物料添加室还设有用于控制物料下放速度的电控阀门。4.根据权利要求1所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，其特征在于，所述球阀保压单元包括球阀阀体和球阀控制杆，其中，所述球阀控制杆用于控制所述球阀阀体的翻转，以控制球阀阀门的打开和关闭。5.根据权利要求1所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，其特征在于，所述控制与检测单元包括：温度传感器，其设置于所述水合物生成单元内，用于检测水合物生成的环境温度，并接收来自温度控制器发出的调节指令；压力传感器，其设置于所述水合物生成单元内，用于检测水合物生成的环境压力；电机控制器，其与所述物料添加单元内的电机控制信号相连；电脑控制器，其与所述电机控制器、所述温度控制器、所述压力传感器控制信号相连；以及，运行于所述电脑控制器的程...

【专利技术属性】
技术研发人员：李星辰，于彦江，刘安，史浩贤，张渴为，周佳维，于浩雨，李晶，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：