CN101477086B - 气体水合物生成取样分析方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体水合物生成、取样分析装置及方法，包括供气模块、供液模块、气体水合物生成模块、取样模块、控温模块和数据采集处理模块、气相色谱仪。所述方法通过该装置在多组分混合气体水合物相平衡点、多组分混合气体水合物生成过程、水合物法分离气体中分别取得气相、液相、水合物相中气体组分，在气相色谱中进行组分分析，得到多组分混合气体在各相中组分分布情况以及水合物法分离气体的回收率和分离系数。本发明解决了多组分混合气体水合物生成实验中各相态中混合气体各组分测定研究，可精确取样，不影响其他条件，不改变其他相态组分分布，使分析结果真实准确。适用于多组分混合气体水合物生成和气体分离提纯实验研究。该方法及装置简单、操作方便、成本较低。

Description

气体水合物生成取样分析方法及装置

技术领域

本发明是涉及一种气体水合物生成、取样分析方法及装置，尤其是一种应用于多组分混合气体水合物生成中组分测定的分析方法及装置。

背景技术

气体水合物又称笼形水合物，由许多低分子量的气体分子，如烃类、二氧化碳等，被水分子所包围，在高压冰点温度附近形成冰状晶体结构。目前发现的水合物主要分为三种结构：体心立方结构的SI水合物，面心立方结构的SII水合物，六方结构的SH水合物。

气体分子形成水合物的种类与分子范德华半径有关，水合物可以容纳的分子大小为：SI小于0.52nm，SII为0.52～0.69nm，SH为0.75～0.9nm。随着科学的不断发展，实验研究手段和水平的提高，更多的气体分子能填充各个胞腔形成稳定的水合物。较小直径的气体分子如氢气和氦气都能形成稳定的水合物。小气体分子也能多占据大胞腔形成稳定的结构，如氮气可以双占据SII水合物的大胞腔形成稳定结构，SH水合物也可由小气体分子多占据的大胞腔形成。不同的气体分子按不同比率占据胞腔可形成混合形气体水合物。

混合气体水合物中不同的气体组分生成水台物的压力不同，一般大于同温下气体组分饱和蒸气压的差。因此通过形成水合物易造成某些气体组分(生成水合物压力相差较大)的分离，可以用于水溶液的提浓和分离，以及分离气体混合物，如分离二氧化碳与甲烷。国外在水合物分离技术方面虽有一些研究，但还未完善，国内在这方面的研究则处于起步阶段。美国专利US5660603公开了一种基于各种组分生成水合物的不同特性，从天然气中分离特定的烃的方法。前苏联专利SU1648527公开了一种利用水合物法分离气体的方法，该方法使气体混合物通过含水合物促进剂的水溶液，一些轻质气体与水形成固态水合物，从而达到分离气体的目的。美国专利US20050120878A1公开了一种利用水合物技术分离甲烷气体中的CO2的工艺。

目前，混合气体水合物分离法中气体分离效率是检测分离效果的依据，因此气体组分取样和分析较为重要。但是，因为取样量必须少才能保证取样时候其他相态不发生变化，对水合物实验中气体组分的取样和分析较为困难。同时为分析液体或水合物相中气体组分含量，取样分析也较为困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种气体水合物生成取样分析装置及所述装置的气体水合物生成、取样分析方法，应用于多组分混合气体水合物的生成研究，以及混合气体水合物各相态中各组分测定研究。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种气体水合物生成、取样分析装置，包括供液模块、供气模块、气体水合物生成模块、取样模块、控温模块和数据采集处理模块、气相色谱仪；供气模块与气体水合物生成模块连通，用于向气体水合物生成模块提供反应气体；供液模块一端与气体水合物生成模块连通，另一端与数据采集处理模块电连接，其用于向气体水合物生成模块提供反应液体；气体水合物生成模块与数据采集处理模块连接，用于将其内的反应气体和反应液体混合，并生成气体水合物；取样模块一端与气体水合物生成模块连通，与另一端通过气密注射器抽取气体样品，传送到气相色谱仪分析，该气相色谱仪与所述数据采集处理模块电连接；控温模块，其用于控制气体水合物生成模块内的温度变化；数据采集处理模块，其用于采集、保存和分析所述气体水合物生成模块、供液模块内的反应和变化的数据及保存气相色谱仪中气体组分的分析数据。

该装置可以进行不同组分气体与纯水或化学试剂溶液形成水合物的相平衡实验，同时可以进行不同组分气体水合物生成过程中各个组分分析实验。

所述供气模块包括设置在供气管道上并依次连接的气瓶、减压器、放空阀、单向阀，该供气管道与所述气体水合物生成模块连通。

所述供液模块包括有与所述采集控制板卡电连接的电子天平、设置在电子天平上的容器、与容器通过输液管道连接的平流泵、中间容器，该输液管道与所述气体水合物生成模块连通。电子天平精度为0.01g可以准确测量容器中液体的质量，液体通过平流泵从反应釜进液口注入到反应釜，当液体为化学试剂溶液时，为避免化学药剂对平流泵的腐蚀损坏，采用中间容器来注入化学试剂溶液。

所述气体水合物生成模块包括高压不锈钢反应釜，该高压不锈钢反应釜顶部为圆形法兰可方便拆卸清洗反应釜该反应釜内放置有电磁棒，在反应釜底部的外侧设有磁力搅拌器，所述反应釜上还设置有与所述采集控制板卡电连接的温度传感器和压力传感器，该反应釜与所述输液管道和供气管道连通。通过反应釜进气口和进液口分别向反应釜内注入稳定的气源和液体；反应釜内电磁棒通过反应釜外的磁力搅拌器的磁极变化来转动搅拌反应釜内液体，使得气液充分混合，加快水合物生成速度，磁力搅拌器的最大搅拌量2000ml，搅拌速度为100～2000转/分，调节搅拌速度可以研究转速对水合物生成速率的影响；计算机数据采集系统将压力传感器、温度传感器和电子天平传输口通过信号线连接采集控制板卡和控制电路，然后通过数据线与计算机连接；反应釜内压力和温度、液体质量以及气相色谱中气体组分的分析数据即时被采集保存。

所述取样模块包括依次连接的放空阀/抽真空阀、取样器、气密注射器，该放空阀/抽真空阀与所述反应釜连通。放空阀/抽真空阀与反应釜取样口相通，取样前与真空泵连接对取样模块抽真空，取样后通过放空阀/抽真空阀放空管线内气体，将取样器卸下，气密注射器从取样器的取样口抽取气体样品，注入气相色谱中分析组分。

所述取样器包括依次连接的活动接头、两个精密阀门、连接在该精密阀门之间的取样管、以及设置在后一精密阀门上的取样口。活动接头通过管线与反应釜连接，便于取样器与反应釜连接取样，取样器取完样品后脱离反应釜，便于气密注射器从取样口取样操作，取样器的取样口由不锈钢外套和橡皮塞组成。

所述控温模块包括水箱及与该水箱连接的外置恒温水浴，所述反应釜设置于该恒温水箱中。外置恒温水浴可控温度范围为-10～90℃，精度为±0.1℃，通过泵将恒温水注入水箱，从水箱顶部自流返回，恒温水循环流动，为实验提供恒定环境温度场，反应釜安装在水箱中，通过外置循环的恒温水浴控制反应釜内温度。

所述数据采集处理模块包括有相互电连接的采集控制板卡和计算机数据处理系统，所述采集控制板卡用于采集数据并传送给计算机数据处理系统分析处理。计算机数据处理系统主要由色谱工作站、VB6编写的数据处理软件构成，将各个采集信号进行处理，得到时间-温度、时间-压力、时间-质量和出峰时间-峰高等曲线用于实验分析。

本发明气体水合物生成、取样分析方法包括如下步骤：

(1)供液：由供液模块向气体水合物生成模块提供反应液体；

(2)供气：由供气模块向气体水合物生成模块提供反应气体；

(3)温度控制：由控温模块控制气体水合物生成模块内的温度变化；

(4)水合物生成：气体水合物生成模块内的反应气体和反应液体混合发生反应，并生成气体水合物；

(5)取样：由取样模块抽取气体水合物生成模块内的气体样品，并传送给所气相色谱仪进行组分分析；

(6)数据采集和处理；由数据采集处理模块采集、保存和分析气体水合物生成模块、供液模块中的压力、温度、质量和时间之间的数据信息，及保存气相色谱仪中对气体组分的分析数据。

所述取样步骤包括有：

(1)由取样器对取样模块抽取真空，同时打开气体取样口、液体取样口、水合物取样口，由精密阀门控制少量高压气体和液体进入取样管；

(2)加热取样管，使得液体中的气体溢出；

(3)通过气密注射器从取样口取样，并传送到气相色谱分析组分。

由于抽取真空后，样品体积变大，压力降低，液体中熔解的混合气体将溢出，通过加热取样管，更能快速的使液体中的气体溢出。

所述取样步骤包括在混合气体水合物相平衡点、水合物生成过程、水合物法分离气体中分别取得气相、液相、水合物相中气体组分，在气相色谱中进行组分分析的步骤。

多组分混合气体水合物生成过程取样实验分别在气体溶解，水合物生成过程，水合物完全生成3个阶段取样分析；气体溶解过程抽取气相和液相样品分析；水合物生成过程抽取气相、液相、水合物相样品分析；水合物完全生成过程取气相分析后放空反应釜，快速抽真空，升温分解完全水合物成液体，取气相分析作为水合物相气体组分。

所述混合气体水合物相平衡点取样分析步骤包括有：

(1)采用观察法和温度搜索法结合在取样模块中达到混合气体相平衡点；

(2)分别对取样模块抽真空；

(3)打开反应釜气、液取样口和取样器，控制少量高压气体、液体进入取样管，其中液相样品进入取样管后，体积变大，压力降低，液体中熔解的混合气体将溢出，或通过加热取样管，使得气体溢出，取得样品；

(4)通过气密注射器从取样器的取样口取得样品，注入气相色谱仪中分析组分；

(5)计算机数据处理系统对气相色谱仪中的数据进行分析处理。

所述混合气体水合物的生成取样分析实验基本步骤如下：

(1)在气体水合物生成取样分析装置中生成大量混合气体水合物；

(2)在混合气体水合物生成过程中，在气体溶解过程时，分别抽取少量气相和液相样品到气相色谱中分析组分；

(3)在出现少量水合物时，水合物生成时，抽取少量气相、液相、水合物相样品到气相色谱中分析组分，其中如果混合气体水合物密度大于水，液相样品从反应釜中部抽取，水合物相样品从反应釜底部抽取，反之亦然；

(4)在混合气体水合物生成完全后，抽取气相样品到气相色谱中分析组分，然后放空反应釜，再快速抽真空，然后升温分解水合物，水合物完全分解为液体，抽取气相样品到气相色谱中分析组分。

所述水合物法气体分离实验基本步骤如下：

(1)向体积为V反应釜中注入体积V₁的反应液体，可以得到气相体积Vgas＝V-V₁，反应釜抽真空，控制水浴温度达到实验设定温度T；

(2)反应釜内注入x_A，0的分离气体(A，B)，控制反应釜内压力高于T下的相平衡压力P₀，由公式PV＝ZnRT(1)可得到注入分离气体n₀ mol，分离气体在反应釜内与液体发生反应生成气体水合物；

(3)气体水合物生成完全后，压力稳定到P₁，由公式1计算得到生成后气相为n₁mol，则进入水合物相的气体量为n₂＝n₀-n₁，抽取气相样品到气相色谱中分析组分x_A，gas，然后放空反应釜，再快速抽真空，然后升温分解水合物，水合物完全分解为液体，抽取此时气相样品到气相色谱中分析组分x_A，H；

(4)由分离系数 $S=\frac{n_A^H/n_B^H}{n_A^{\mathrm{gas}}/n_B^{\mathrm{gas}}}=\frac{x_{A,H}(1-x_{A,\mathrm{gas}})}{x_{A,\mathrm{gas}}(1-x_{A,H})}$ (2)和回收率 $C=\frac{n_A^H}{n_A^{\mathrm{feed}}}=\frac{x_{A,H}{n}_2}{x_{A,0}{n}_0}$ (3)研究水合物法分离气体的分离效果。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

(1)通过本装置可对多组分混合气体水合物的生成研究；

(2)通过本装置可对水合物法气体分离实验研究；

(3)通过本方法和装置可对混合气体水合物各相态中各组分测定研究。

(4)使用外置恒温水浴系统可减少水箱大小和循环水量，降低成本。

(5)混合气体相平衡实验温度搜索法与压力搜索法相比，不改变混合气体组分，搜索周期短。

(6)在各相态中各组分取样过程中不影响其他条件，不改变其他相态组分分布。

附图说明

图1是本发明原理框图；

图2是本发明实验系统结构示意图；

图3是本发明实施例取样器结构示意图；

图4是本发明实施例取样器俯视和侧视结构示意图；

附图标记说明：1、高压不锈钢反应釜，2、气瓶，3、减压器，4、放空阀，5、单向阀，6、电子天平，7、容浴，8、平流泵，9、中间容器，10、电磁棒，11、磁力搅拌器，12、压力传感器，13、温度传感器，14、放空阀/抽真空阀，15、取样器，16、气密注射器，17、气相色谱仪，18、水箱，19、外置恒温水浴，20、采集控制板卡，21、计算机数据处理系统，22、活动接头，23、精密阀门，24、取样管，25、取样口，26、不锈钢外套，27、橡皮塞，28、供气管道，29、输液管道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

请参阅图1所示，一种气体水合物生成、取样分析装置，包括供液模块、供气模块、气体水合物生成模块、取样模块、控温模块和数据采集处理模块、气相色谱仪；供气模块，其用于向气体水合物生成模块提供反应气体；供液模块，其用于向气体水合物生成模块提供反应液体；气体水合物生成模块，用于将其内的反应气体和反应液体混合，并生成气体水合物；取样模块，其用于抽取所述气体水合物生成模块内的气体样品，并传送给所述气相色谱仪分析，该气相色谱仪与所述数据采集处理模块电连接；控温模块，其用于控制气体水合物生成模块内的温度变化；数据采集处理模块，其用于采集、保存和分析所述气体水合物生成模块、供液模块的数据。

请参阅图2所示，反应釜1为气体水合物生成模块主要部分，釜体上有液体进口、气体进口、气相取样口、液相取样口、水合物相取样口、上/下温度探头口、压力传感器接口等，其中气相取样口位于反应釜1釜体顶部，液相取样口和水合物相取样口分别位于反应釜1釜体中部和下部，可以根据水合物比水密度大小调换液相取样口和水合物相取样口位置。液体进口、气体进口分别与供液模块、供气模块连接，气相取样口、液相取样口、水合物相取样口、分别与取样模块连接，上/下温度传感器13接口、压力传感器12接口分别与数据采集模块连接。反应釜1放置于控温模块的水箱18内，外置恒温水浴19与水箱18连接，恒温水循环流动，控制反应釜1内为实验温度。电磁棒10置于反应釜1底部，通过置于水箱18底部的磁力搅拌器11的磁极变化来转动，搅拌反应釜1内液体。

供气模块包括设置在供气管道28上并依次连接的气瓶2、减压器3、放空阀4、单向阀5，该供气管道28与气体水合物生成模块连通。气瓶2内存储按实验所需比例配置的混合气体，减压器3降低气体出口压力达到实验需求，放空阀4用于放空管线内气体，便于气瓶2的更换，单向阀4防止气体回流。

数据采集处理模块包括有相互电连接的采集控制板卡20和计算机数据处理统21，采集控制板卡14用于采集数据并传送给计算机数据处理系统13分析处理。

供液模块包括有与采集控制板卡20电连接的电子天平6、设置在电子天平6上的容器7、与容器7通过输液管道29连接的平流泵8、中间容器9，该输液管道29与气体水合物生成模块连通。容器7注入去离子水，电子天平6称取去离子水质量，通过信号线传输给数据采集模块，平流泵8与反应釜液体进口相连，抽取容器7中去离子水直接注入反应釜1，反应液体为化学试剂溶液时，中间容器9底部与平流泵8相连，顶部与反应釜液体进口相连，平流泵8抽取容器7中去离子水注入中间容器9底部，推动中间容器9内活塞向上，使得活塞上部化学试剂溶液注入反应釜1。

数据采集处理模块由压力传感器12、温度传感器13、电子天平6数据传输口通过信号线与采集控制板卡20和控制电路连接，采集控制板卡20通过数据线与计算机数据处理系统21连接。反应釜1内压力、温度和反应液体质量数据采集后通过计算机数据处理系统21处理。气相色谱17通过数据线与计算机数据处理系统21连接，通过色谱工作站处理数据。

控温模块包括水箱18及与该水箱18连接的外置恒温水浴19，反应釜1设置于该恒温水箱12中。

取样模块包括依次连接的放空阀/抽真空阀14、取样器15、气密注射器16，该放空阀/抽真空阀14与反应釜1连通。

请参阅图3所示，取样器15由活动接头22、两个精密阀门23、连接在该精密阀门23之间的取样管24、以及设置在其一精密阀门23上的取样口25，活动接头22与反应釜1取样口相连，取完样品后可以脱离反应釜1，取出便于气密注射器16抽取气体样品；精密阀门23能精确控制样品进入量，抽取少量样品使得反应釜1内压力降低少于50kpa，不影响各个相态和气体在各相态中比例；取样管24容积10ml，样品从高压反应釜1通过精密阀门23控制取样量大约2～3ml进入取样管，由于容积变大样品压力降低，便于气密注射器16在大气压下抽取样品。

请参阅图4所示，取样口25由不锈钢外套26和橡皮塞27组成，不锈钢外套26与精密阀门23连接，取完样品后打开精密阀门23，气密注射器16的不锈钢针头从橡皮塞27扎入，取样管24内有一定压力的样品气体从不锈钢针头进入气密注射器16，推动注射器活塞，取得所需气体后关闭气密注射器16上气密阀，取出气密注射器16拿到气相色谱17分析。

实施例一：

混合气体水合物相平衡点取样分析实验

本实验采用观察法和温度搜索法，主要实验步骤如下：

1)纯水实验时平流泵8抽取容器7内去离子水注入反应釜1，化学试剂溶液实验时平流泵8抽取容器7中去离子水注入中间容器9底部，推动中间容器9内活塞向上，使得活塞上部化学试剂溶液注入反应釜1；

2)调节外置恒温水浴19温度到实验温度，打开外置恒温水浴19内循环系统使得恒温水在恒温水浴19和水箱20内循环流动；

3)反应釜1置于水箱20内，当反应釜1温度达到实验温度并稳定后，打开气体取样口和放空阀/抽真空阀14，连接真空泵对反应釜1内抽取真空，然后打开气瓶2、减压器3和单向阀向反应釜注入混合气体，稳定后打开磁力搅拌器11带动电磁棒10转动，开始搅拌液体，加快气/液混合速率；

4)通过降低温度，使一定量的水合物在反应釜1中生成，保持压力不变，升高温度，使水合物分解，当反应釜1中仅有极少量的水合物晶体存在时，保持反应釜1内温度和压力不变，如果少量水合物能放置3-4h仍存在，保持压力不变，升高0.1K温度，如果反应釜中的水合物完全溶解，则此时反应釜1内压力、温度可看成该体系的相平衡数据；

5)打开放空阀/抽真空阀14对取样器抽取真空，然后同时打开气体取样口、液体或水合物取样口，精密阀门23控制少量高压气体和液体进入取样管24；

6)气相样品直接通过气密注射器16从取样口25取出，注入气相色谱17分析组分，少量液相样品进入取样管后，体积变大，压力降低，液体中熔解的混合气体将溢出，或通过加热取样管，使得液体中气体溢出，然后通过气密注射器16从取样口25取出，注入气相色谱17分析组分。

实施例二：

混合气体水合物的生成取样分析实验

本实验主要是多组分混合气体水合物的生成过程中混合气体组分变化，主要实验步骤如下：

(1)向反应釜1中注入反应液体，抽真空，控制水浴温度达到实验设定温度，注入多组分混合气体，使反应釜1内压力高于该温度下混合气体水合物生成相平衡压力，混合气体在反应釜1内与液体发生反应生成大量混合气体水合物；

(2)在混合气体水合物生成过程中，在气体溶解过程时，既是刚开始压力快速时分别抽取少量气相和液相样品到气相色谱17中分析组分，在出现少量水合物时，既是压力出现一段时间不变后继续下降时，水合物生成时，抽取少量气相、液相、水合物相样品到气相色谱17中分析组分，其中如果混合气体水合物密度大于水，液相样品从反应釜1中部抽取，水合物相样品从反应釜1底部抽取，反之亦然；

(3)在混合气体水合物生成完全后，既是反应釜1内超过5小时压力不变且液体完全生成水合物时，抽取气相样品到气相色谱17中分析组分，然后放空反应釜1，再快速抽真空，然后升温分解水合物，水合物完全分解为液体，反应釜1内压力超过5小时不变时，抽取气相样品到气相色谱17中分析组分；所述实验可以分别研究混合气体水合物在气体溶解区和生长区各相组分变化，以及完全生成后多组分混合气体在气相和水合物相中各个组分的分布。

实施例三：

水合物法气体分离实验

(1)向反应釜1中注入反应液体，通过电子天平6可测量和计算得到注入液体体积v_l，已知反应釜1体积V，可以得到气相体积V_gas＝V-V_l，反应釜1抽真空，控制水浴温度达到实验设定温度T；

(2)按实验要求配置组分x_A，0的分离气体(A，B)，该气体先通过气密注射器16抽取注入气相色谱17分析组分是否为x_A，0，然后向反应釜1注入该气体，使反应釜1内压力高于该温度下分离气体水合物生成相平衡压力P₀，由公式PV＝ZnRT(1)可计算得到注入分离气体n₀mol，分离气体在反应釜1内与液体发生反应生成气体水合物；

(3)气体水合物生成完全后，压力稳定到P₁，由公式1计算得到生成后气相为n₁mol，则进入水合物相的气体量为n₂＝n₀-n₁，抽取气相样品到气相色谱17中分析组分x_A，gas，然后放空反应釜1，再快速抽真空，然后升温分解水合物，水合物完全分解为液体，抽取此时气相样品到气相色谱17中分析组分x_A，H；

(4)分离系数S为：

$S=\frac{n_A^H/n_B^H}{n_A^{\mathrm{gas}}/n_B^{\mathrm{gas}}}=\frac{x_{A,H}(1-x_{A,\mathrm{gas}})}{x_{A,\mathrm{gas}}(1-x_{A,H})};$

(5)回收率C为：

$C=\frac{n_A^H}{n_A^{\mathrm{feed}}}=\frac{x_{A,H}{n}_2}{x_{A,0}{n}_0};$

(6)通过回收率和分离系数可以研究水合物法分离气体的分离效果。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (9)

1.一种气体水合物生成、取样分析装置，其特征在于：

包括供气模块、供液模块、气体水合物生成模块、取样模块、控温模块和数据采集处理模块、气相色谱仪；

供气模块通过供气管道(28)向气体水合物生成模块提供反应气体；

供液模块通过输液管道(29)向气体水合物生成模块提供反应液体；

气体水合物生成模块用于将其内的反应气体和反应液体混合，并生成气体水合物，模块主体为高压不锈钢反应釜(1)，其釜体上分别开有气、液、固相取样口；

取样模块的一端与气体水合物生成模块的取样口连通，用于抽取所述气体水合物生成模块内的气、液、固样品，另一端通过气密注射器抽取气体样品，并通过气相色谱仪分析，该气相色谱仪与所述数据采集处理模块连接；

控温模块用于控制气体水合物生成模块内的温度变化；

数据采集处理模块用于采集、保存和分析所述气体水合物生成模块、供液模块内的反应和变化的数据及保存气相色谱仪中气体组分的分析数据。

2.如权利要求1所述的气体水合物生成、取样分析装置，其特征在于：所述气体水合物生成模块包括高压不锈钢反应釜(1)，该高压不锈钢反应釜(1)顶部为圆形法兰可方便拆卸清洗反应釜，底部放置有电磁棒(10)，在高压不锈钢反应釜(1)底部的外侧设有磁力搅拌器(11)；所述高压不锈钢反应釜(1)上还设置有与所述采集控制板卡(20)相连接的温度传感器(13)和压力传感器(12)，该高压不锈钢反应釜(1)与所述输液管道(29)和供气管道(28)连通。

3.如权利要求2所述的气体水合物生成、取样分析装置，其特征在于：所述取样模块包括依次连接的放空阀/抽真空阀(14)、取样器(15)、气密注射器(16)，该放空阀/抽真空阀(14)与所述高压不锈钢反应釜(1)连通。

4.如权利要求3所述的气体水合物生成、取样分析装置，其特征在于：所述取样器(15)包括依次连接的活动接头(22)、两个精密阀门(23)、连接在该精密阀门(23)之间的取样管(24)、以及设置在后一精密阀门(23)上的取样口(25)。

5.如权利要求4所述的气体水合物生成、取样分析装置，其特征在于：取样器(15)的取样口(25)由不锈钢外套(26)和橡皮塞(27)组成。

6.气体水合物生成、取样分析方法，其特征在于：在多组分混合气体水合物相平衡点、多组分混合气体水合物生成过程、水合物法分离气体中分别取得气相、液相、水合物相中气体组分，在气相色谱中进行组分分析；主要步骤包括：(1)供液，(2)供气，(3)温度控制，(4)水合物生成，(5)取样，(6)气相色谱分析，(7)数据采集和处理。

7.如权利要求6所述的气体水合物生成、取样分析方法，其特征在于：所述混合气体水合物的生成取样分析步骤包括有：

(1)在气体水合物生成取样分析装置中生成大量混合气体水合物；

(2)在混合气体水合物生成过程中，气体溶解过程时阶段，分别抽取少量气相和液相样品到气相色谱中分析组分；

(3)在混合气体水合物生成过程中，少量水合物生成阶段，抽取少量气相、液相、水合物相样品到气相色谱中分析组分，其中如果混合气体水合物密度大于水，液相样品从反应釜中部抽取，水合物相样品从反应釜底部抽取，反之亦然；

(4)在混合气体水合物生成完全后，抽取气相样品到气相色谱中分析组分，然后放空反应釜，再快速抽真空，然后升温分解水合物，水合物完全分解为液体，抽取气相样品到气相色谱中分析组分。

8.如权利要求7所述的气体水合物生成、取样分析方法，其特征在于：所述取样步骤包括有：

(1)由取样器对取样模块抽取真空；

(2)打开高压不锈钢反应釜上的气体取样口、液体或水合物取样口，由精密阀门控制少量高压气体、液体或水合物固体进入取样管；

(3)其中液体或水合物固体样品进入取样管后，体积变大，压力降低，液体中熔解的混合气体将溢出，或通过加热取样管，使得气体溢出，取得样品；

(4)通过气密注射器从取样口取样，并传送到气相色谱分析组分；

(5)计算机数据处理系统对气相色谱仪中的数据进行分析处理。

9.如权利要求8所述的气体水合物生成、取样分析方法，其特征在于：所述水合物法混合气体分离步骤包括有：

(1)供液体积V₁，

(2)供气压力P₀体积V_gas，由PV＝ZnRT得到分离气体n₀ mol，气相色谱分

析混合气体A和B的组分含量，其中A的组分含量为x_A，0，

(3)水合物生成后压力P₁，计算得到气相n₁mol气相色谱分析组分x_A，gas，

(4)进入水合物相的气体量为n₂＝n₀-n₁，气相色谱分析组分x_A，H；

(5)水合物法分离混合气体的分离系数S为：

回收率C为：

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