一种压力波动下天然气水合物合成实验回路系统技术方案

本发明专利技术涉及一种压力波动下天然气水合物合成实验回路系统，其包括气相回路、液相回路、反应釜、反应釜制冷机组、数据采集与监测单元及压缩机控制单元；反应釜包括反应釜筒体和活塞；活塞将反应釜筒体分割成上、下反应釜筒体；气相回路连接下部反应釜筒体的反应釜进、出气口；液相回路连接下部反应釜筒体的反应釜进、出液口；反应釜制冷机组连接下部反应釜筒体的反应釜制冷口；数据采集与监测单元包括计算机、压力测量点、温度测量点、单相和多相流体流量计量测量点；实验回路压缩机控制单元包括发电机、曲柄和连杆。本发明专利技术能用于研究压力波动下天然气水合物生成热力学、动力学机理及储气密度，为天然气水合物快速合成提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种压力波动下天然气水合物合成实验回路系统
本专利技术涉及主要应用在天然气水合物合成
的实验模拟装置及其工艺设计，具体涉及一种压力波动下天然气水合物合成实验回路系统。
技术介绍
目前已发现的天然气水合物有机碳当量约为全球已探明矿物燃料(煤、石油、天然气)的两倍，被认为是21世纪最重要的能源之一。水合物技术在能源气储运(运输成本较液化气输送相比要低18～24％)、混合气分离、温室气体捕获、海水淡化、资源、环保、气候、石油化工、生物制药以及蓄冷等诸多领域有着广泛应用前景，水合物的合成速率受到国内外学者的广泛关注。但在无化学添加剂下其静态合成速率非常缓慢且生成量很低，是影响广泛工业化进程的关键因素。因此，静态条件下水合物合成速率研究意义重大。天然气水合物合成过程是一个复杂的多元、多相传热传质过程，且具有一定的随机性。无化学添加剂下促进其静态合成过程主要为温度波动，针对压力波动对其合成过程影响研究较少。针对上述问题，拟提供一种压力波动下天然气水合物合成实验回路装置，用于研究压力波动下天然气水合物生成热力学、动力学机理及储气密度，为天然气水合物快速合成提供技术支持。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种压力波动下天然气水合物合成实验回路系统结构设计合理，能有效用于研究压力波动下天然气水合物生成热力学、动力学机理及储气密度，为天然气水合物快速合成提供技术支持。本专利技术的技术方案如下：上述的压力波动下天然气水合物合成实验回路系统，包括气相回路、液相回路、反应釜、反应釜制冷机组、数据采集与监测单元及压缩机控制单元；所述反应釜包括反应釜筒体和匹配安装于所述反应釜筒体内部的活塞；所述活塞将所述反应釜筒体分割成上部反应釜筒体和下部反应釜筒体；所述下部反应釜筒体的底部设有反应釜进气口和反应釜进液口，所述下部反应釜筒体的下端一侧设有反应釜出液口，所述下部反应釜筒体的上端分别设有反应釜制冷口和反应釜出气口；所述气相回路匹配连接于所述下部反应釜筒体的反应釜进气口和反应釜出气口；所述液相回路匹配连接于所述下部反应釜筒体的反应釜进液口和反应釜出液口；所述反应釜制冷机组匹配连接于所述下部反应釜筒体的反应釜制冷口；所述数据采集与监测单元包括计算机及与所述计算机连接的压力测量点、温度测量点、单相和多相流体流量计量测量点；所述实验回路压缩机控制单元设置于所述反应釜的上部反应釜筒体内，其包括发电机、曲柄和连杆；所述发电机的动力输出端连接所述曲柄并通过所述曲柄匹配连接所述连杆一端，所述连杆另一端匹配连接所述反应釜的活塞；所述发电机通过所述曲柄和连杆带动所述活塞位移，通过改变所述活塞的进给深度来改变所述下部反应釜筒体内的压强。所述压力波动下天然气水合物合成实验回路系统，其中：所述气相回路包括气瓶、空气压缩机和气体循环增压泵；所述气瓶的瓶口通过管路连接所述空气压缩机的输入端，所述空气压缩机的输出端通过管路连接所述气体循环增压泵的输入端，所述气体循环增压泵的输出端通过管路连接至所述反应釜的反应釜进气口。所述压力波动下天然气水合物合成实验回路系统，其中：所述气相回路还包括真空泵、压力传感器P-01、压力传感器P-02、压力传感器P-03、压力传感器P-06、压力传感器P-07、截止阀V-01、截止阀V-02、截止阀V-04、截止阀V-05、截止阀V-13、调节阀CV-01～CV-03、温度传感器T-01、温度传感器T-02、温度传感器T-06、气体流量计F-01～F-02、排气阀V-03和排气阀V-10；所述气瓶的瓶口至所述空气压缩机的输入端之间的管路上依次连接有所述截止阀V-01、调节阀CV-01、压力传感器P-01和温度传感器T-01；所述气体循环增压泵的输出端至所述反应釜的反应釜进气口之间的管路上依次连接有所述压力传感器P-02、温度传感器T-02、截止阀V-02、调节阀CV-02、气体流量计F-01和截止阀V-13；所述压力传感器P-07连接于所述气瓶的瓶口与所述截止阀V-01之间的管路上；所述排气阀V-10连接于所述气体流量计F-01与所述截止阀V-13之间的管路上；所述反应釜的反应釜出气口通过管路连接至所述调节阀CV-01与压力传感器P-01之间，所述反应釜3的反应釜出气口至所述调节阀CV-01与压力传感器P-01之间的管路上依次连接有所述气体流量计F-02、排气阀V-03、温度传感器T-06、压力传感器P-06、调节阀CV-03和截止阀V-04；所述真空泵的输出端通过管路连接至所述截止阀V-02与调节阀CV-02之间，所述真空泵的输出端至所述截止阀V-02与调节阀CV-02之间的管路上依次连接有所述压力传感器P-03和截止阀V-05。所述压力波动下天然气水合物合成实验回路系统，其中：所述液相回路包括水箱和柱塞泵；所述水箱的出水口通过管路连接所述柱塞泵的输入端，所述柱塞泵的输出端通过管路连接至所述反应釜的反应釜进液口。所述压力波动下天然气水合物合成实验回路系统，其中：所述液相回路还包括截止阀V-06、截止阀V-11、调节阀CV-04、压力传感器P-08、温度传感器T-08、液体流量计F-03和排水阀V-09；所述水箱的出水口至所述柱塞泵的输入端之间的管路上连接有所述截止阀V-06；所述柱塞泵的输出端至所述反应釜的反应釜进液口b之间的管路上依次连接有所述截止阀V-11、调节阀CV-04、压力传感器P-08、温度传感器T-08和液体流量计F-03；所述排水阀V-09连接于所述反应釜的反应釜出液口的管路上。所述压力波动下天然气水合物合成实验回路系统，其中：所述上部反应釜筒体一侧连接有压力传感器P-05和温度传感器T-05；所述下部反应釜筒体一侧连接有压力传感器P-04和温度传感器T-04；所述活塞采用活塞环密封。所述压力波动下天然气水合物合成实验回路系统，其中：所述反应釜制冷机组的下端连接有制冷机组开关阀V-08并通过所述制冷机组开关阀V-08连接于所述下部反应釜筒体下端；所述反应釜制冷机组的上端连接有制冷机组开关阀V-07并通过所述制冷机组开关阀V-07连接于所述下部反应釜筒体上端的反应釜制冷口。有益效果：现有的天然气水合物合成实验回路系统可用于天然气水合物的合成、分解，但是只能通过改变气体物质的量来改变天然气水合物实验装置里的压力，这样就不能达到控制单一变量来研究压力变化下对水合物合成的影响；而本专利技术提供的天然气水合物实验回路系统通过改变反应釜内活塞进给深度，从而实现反应过程中压力变化可控，即不改变气体物质的量只有压力变化，就可更好研究压力波动对水合物影响。可用于以下研究：(1)天然气水合物的合成、分解和相平衡相关研究天然气水合物在高压、低温条件下合成，本专利技术的实验回路系统的温度和压力可控，满足天然气水合物合成条件，故在反应釜中可研究其合成；天然气水合物升温、降压后会分解，合成水合物后，将回路升温、降压，可研究其分解；测得天然气水合物合成和分解时的压力及温度，即可研究其相平衡特性。(2)压力随时间波动天然气水合物合成特性研究通过数据采集与监测控制系统，改变反应釜内活塞进给深度，从而实现反应过程中压力可控；研究在合成过程中受到压力波动的实时影响。附图说明图1为本专利技术压力波动下天然气水合物合成实验回路系统的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力波动下天然气水合物合成实验回路系统，其特征在于：所述回路系统包括气相回路、液相回路、反应釜、反应釜制冷机组、数据采集与监测单元及压缩机控制单元；所述反应釜包括反应釜筒体和匹配安装于所述反应釜筒体内部的活塞；所述活塞将所述反应釜筒体分割成上部反应釜筒体和下部反应釜筒体；所述下部反应釜筒体的底部设有反应釜进气口和反应釜进液口，所述下部反应釜筒体的下端一侧设有反应釜出液口，所述下部反应釜筒体的上端分别设有反应釜制冷口和反应釜出气口；所述气相回路匹配连接于所述下部反应釜筒体的反应釜进气口和反应釜出气口；所述液相回路匹配连接于所述下部反应釜筒体的反应釜进液口和反应釜出液口；所述反应釜制冷机组匹配连接于所述下部反应釜筒体的反应釜制冷口；所述数据采集与监测单元包括计算机及与所述计算机连接的压力测量点、温度测量点、单相和多相流体流量计量测量点；所述实验回路压缩机控制单元设置于所述反应釜的上部反应釜筒体内，其包括发电机、曲柄和连杆；所述发电机的动力输出端连接所述曲柄并通过所述曲柄匹配连接所述连杆一端，所述连杆另一端匹配连接所述反应釜的活塞；所述发电机通过所述曲柄和连杆带动所述活塞位移，通过改变所述活塞的进给深度来改变所述下部反应釜筒体内的压强。...

【技术特征摘要】
1.一种压力波动下天然气水合物合成实验回路系统，其特征在于：所述回路系统包括气相回路、液相回路、反应釜、反应釜制冷机组、数据采集与监测单元及压缩机控制单元；所述反应釜包括反应釜筒体和匹配安装于所述反应釜筒体内部的活塞；所述活塞将所述反应釜筒体分割成上部反应釜筒体和下部反应釜筒体；所述下部反应釜筒体的底部设有反应釜进气口和反应釜进液口，所述下部反应釜筒体的下端一侧设有反应釜出液口，所述下部反应釜筒体的上端分别设有反应釜制冷口和反应釜出气口；所述气相回路匹配连接于所述下部反应釜筒体的反应釜进气口和反应釜出气口；所述液相回路匹配连接于所述下部反应釜筒体的反应釜进液口和反应釜出液口；所述反应釜制冷机组匹配连接于所述下部反应釜筒体的反应釜制冷口；所述数据采集与监测单元包括计算机及与所述计算机连接的压力测量点、温度测量点、单相和多相流体流量计量测量点；所述实验回路压缩机控制单元设置于所述反应釜的上部反应釜筒体内，其包括发电机、曲柄和连杆；所述发电机的动力输出端连接所述曲柄并通过所述曲柄匹配连接所述连杆一端，所述连杆另一端匹配连接所述反应釜的活塞；所述发电机通过所述曲柄和连杆带动所述活塞位移，通过改变所述活塞的进给深度来改变所述下部反应釜筒体内的压强。2.如权利要求1所述的压力波动下天然气水合物合成实验回路系统，其特征在于：所述气相回路包括气瓶、空气压缩机和气体循环增压泵；所述气瓶的瓶口通过管路连接所述空气压缩机的输入端，所述空气压缩机的输出端通过管路连接所述气体循环增压泵的输入端，所述气体循环增压泵的输出端通过管路连接至所述反应釜的反应釜进气口。3.如权利要求2所述的压力波动下天然气水合物合成实验回路系统，其特征在于：所述气相回路还包括真空泵、压力传感器P-01、压力传感器P-02、压力传感器P-03、压力传感器P-06、压力传感器P-07、截止阀V-01、截止阀V-02、截止阀V-04、截止阀V-05、截止阀V-13、调节阀CV-01～CV-03、温度传感器T-01、温度传感器T-02、温度传感器T-06、气体流量计F-01～F-02、排气阀V-03和排气阀V-10；所述气瓶的瓶口至所述空气压缩机的输入端之间的管路上依次连接有所述截止阀V-01、调节阀CV-01、压力传感器P-01和温度传感器T-01；所述气体循环增压泵的输出端至所述反应釜的反应釜进气口之间的管路上依次连接有所述压力传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳军，郭晓玮，李霖川，曾浩鹏，李文，王恺钊，江磊磊，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51