CN102179118A - 气体水合物中纯液相分离装置及其专用分离器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气体水合物中纯液相分离装置及其专用分离器。该分离器包括法兰a和与之配合在一起的法兰b，法兰a上设有入口，法兰b上与所述入口的位置相应处设有出口；所述法兰a和法兰b之间设有分别与所述入口和出口位置相应的过滤膜和过滤网；该分离装置包括样品容器和上述分离器；所述分离器的入口与进口阀门相连通，所述分离器的出口与所述取样器的入口相连通。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体水合物中纯液相分离装置及其专用分离器，具体涉及一种利用水合物法的气体水合物中纯液相分离装置及其专用分离器。
背景技术
气体水合物是在低温和相应压力条件下，由水和稳定尺寸的气体分子组成的类似冰的材料。小分子气体(例如CH4、CO2或H2)能单独或混合进入气体水合物的空穴中形成稳定的固体结构，因此可利用易生成水合物的气体组分发生相态转移，实现混合气体的分离，这就是水合物法分离混合气体。该方法具有方法简单，操作条件低等特点，是发电等CO2高排放工业中新型CO2分离方法。
在混合气体形成水合物时，气体组分在各个相态发生改变，研究其各相态的组分分布将对气体水合物的生成和分离研究有重要的意义。目前，国内、外对混合气体形成水合物的组分变化仅针对气相组分进行研究，使用在线观测或取样方式分析气体组分在水合物生成前后的变化。近年，中国专利CN200810220503.4公开了一种气体水合物生成取样分析方法及装置，该专利虽然对混合气体生成水合物后气、液和固相组分进行取样分析，但对于固相和液相的取样并未完全是纯水合物相和纯液相，而是包含液相的水合物混合浆液，无法区别混合气体由液相溶解引起的分离效应和水合物生成引起的分离效应。因此研究水合物的生成中各个纯相态对混合气体组分的分离效应较为困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种气体水合物中纯液相分离装置及其专用分离器。
本发明提供的分离器包括法兰a和与之配合在一起的法兰b，法兰a上设有入口，法兰b上与所述入口的位置相应处设有出口；所述法兰a和法兰b之间设有分别与所述入口和出口位置相应的过滤膜和过滤网。
上述分离器中，所述法兰a与所述过滤膜之间和所述法兰b与所述过滤网之间可均设有密封圈，起密封作用；所述法兰a和法兰b可通过螺栓固定连接。
本发明提供的一种气体水合物中纯液相分离装置，它包括样品容器和上述的分离器；所述分离器的入口与进口阀门相连通，所述分离器的出口与所述样品容器的入口相连通。
上述分离装置中，所述进口阀门和所述分离器的入口之间设有排空阀门，可以通过所述排空阀门对所述分离装置进行抽真空操作。
上述分离装置中，所述进口阀门和所述分离器的入口之间设有出口阀门，防止待分离的水合物混合浆液压力过高，起到缓阻作用。
上述分离装置中，所述分离器的出口与所述样品容器的入口之间设有液体流量计，用于计量分离出的纯液体的量。
上述分离装置中，所述分离器与所述样品容器之间为活动连接；所述分离器与所述样品容器通过活动连接头活动连接，可以使所述分离器与所述样品容器分开，以直接取出所述样品容器进行加热使得液体中气体组分溢出，进而进行分析。
上述分离装置中，所述样品容器的入口端和出口端分别设有阀门A和阀门B，用于封闭所述样品容器。
上述分离装置中，所述样品容器上设有压力表，用于测定所述样品容器内部的压力。
利用本发明提供的气体水合物中纯液相分离装置进行气体组分分析时，可按照如下步骤进行：
(1)抽真空：通过所述排空阀门与真空泵连接，对所述分离装置的取样器、分离器以及管路等进行抽取真空；
(2)进样：由反应装置通过所述进口阀门取得水合物和液体混合浆液；
(3)过滤：通过所述分离器对水合物混合浆液进行过滤，所述分离器的出口得到不含水合物相的纯液相；
(4)流量：通过所述液体流量计记录进入所述样品容器的纯液体量；
(5)取样；高压纯液体进入所述取样器，由于进入所述样品容器后体积变大，压力降低，液体中熔解的混合气体将溢出，所述压力表可以测出所述样品容器内压力，若所述压力表显示常压可以直接与色谱连接或用气袋、针筒取样分析，若压力高于常压，表示部分气体仍然溶解在液相中，松开所述活动连接头，取下所述取样器，可以加热使得气体从液相中溢出，以便分析溶解在液相中的混合气体组分。
本发明提供的分离装置与现有技术相比，具有如下优点：
(1)通过本发明提供的分离装置可对多组分混合气体形成水合物的纯液相中气体组分进行研究；
(2)取样量少，在取样过程中不影响实验其他条件，不改变其他相态组分分布；
(3)适用于高压取样分析。
附图说明
图1为本发明实施例1的分离器的结构示意图。
图2为本发明实施例1的分离装置的结构示意图。
图中各标记如下：1进口阀门、2排空阀门、3出口阀门、4分离器、5液体流量计、6活动连接头、7阀门A、8压力表、9样品容器、10阀门B、11法兰a，12密封圈、13过滤膜、14过滤网、15法兰b、16入口、17出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1、分离器
本发明的分离器的结构示意图如图1所示。
本发明提供的分离器包括法兰a11和与法兰a11配合在一起的法兰b15，法兰a11上设有入口16，水合物混合浆液从该入口16通过，法兰b15上与法兰a11的位置相应处设有出口17，分离得到的纯液体从该出口17流出；法兰a11与法兰b15之间依次设有与入口16和出口17的位置相应的过滤膜13和过滤网14，过滤膜13用于分离水合物相和液相，过滤网14用于支撑过滤膜13，使其能承受高压冲击不被破坏，其材质为316不锈钢；法兰a11与过滤膜13之间和法兰b15与过滤网14之间均设有密封圈12，用于分别密封法兰a11和法兰b15；法兰a11和法兰b15通过螺栓固定连接(图中未示出)。
上述分离器中，过滤网14还可以由其它抗高压的的材质组成，如耐热钢2520或碳钢ST37.4；法兰a11和与过滤膜13之间和法兰b15与过滤网14之间还可以通过密封脂和润滑膏进行密封。
实施例2、气体混合物分离装置
本发明的分离装置的结构示意图如图2所示。
本发明提供的分离装置包括实施例1的分离器4和样品容器9；分离器4的入口16通过管路依次与出口阀门3和进口阀门1相连通，进口阀门1与反应装置连接，以获取水合物浆液样品，出口阀门3与入口16相连通，起到缓阻作用；进口阀门1与出口阀门3之间连接有排空阀门2，用于对整个所述装置进行抽真空，降低压力使得所述取样器能够取下；分离器4的出口17通过管路与样品容器9的入口相连通，出口17与样品容器9的入口之间依次连接有液体流量计5、活动连接头6和阀门A7，液体流量计5记录取得的纯液体的量，活动连接头6可以使得取样器9与分离器4分开，直接取出样品容器9进行加热使得液体中气体组分溢出，进行分析；样品容器9上设有压力表8，测定样品容器9的内部压力；样品容器9的出口与阀门B10相连通，阀门A7和阀门B10用于对样品容器9进行封闭。
上述分离装置中，分离器4和样品容器9之间还可以通过插套进行活动连接；样品容器9可以为任何能够承受一定压力的容器。
实施例3、利用实施例2的分离装置进行混合气体的组分分析
混合气体在低压形成水合物纯液相取样分析实验，主要实验步骤如下：
1)混合气体在反应设备内低压(＜2MPa)形成水合物，水合物悬浮在液体中形成水合物浆液；
2)打开排空阀门2对分离装置进行抽取真空，然后关闭排空阀门2；
3)打开进口阀门1使得少量水合物浆液进入分离设备，关闭进口阀门1，打开出口阀门2，水合物浆液通过分离器4分离，纯液体通过液体流量计5；
4)打开阀门A7，纯液体进入样品容器9，关闭阀门A7，此时由于进入液体的压力不高，在样品容器9中很快达到常压，压力表8可以得到此刻压力读数，取样器9的出口连接色谱或气袋，打开阀门B10，取纯液相中的混合气体进行组分分析。
实施例4、利用实施例2的分离装置进行混合气体的组分分析
混合气体在高压形成水合物纯液相取样分析实验，主要实验步骤如下：
1)混合气体在反应设备内高压(10MPa)形成水合物，水合物悬浮在液体中形成水合物浆液；
2)打开排空阀门2对分离装置进行抽取真空，然后关闭排空阀门2；打开进口阀门1使得少量水合物浆液进入分离装置，关闭进口阀门1，打开出口阀门3，水合物浆液通过分离器4分离，纯液体通过液体流量计5；
3)打开阀门A7，纯液体进入样品容器9，关闭阀门A7，压力表8可以得到此刻压力读数，此时由于进入液体压力较高，有不少混合气体仍然溶解在液相中；
4)打开排空阀门2，降低管线内压力，打开活动连接头6取下以样品容器9，放置在水浴中加热，使得液体中气体溢出，连接色谱或气袋，打开密闭阀门B10，取纯液相中混合气体进行组分分析。
Claims (10)
1.一种分离器，其特征在于：它包括法兰a和与之配合在一起的法兰b，法兰a上设有入口，法兰b上与所述入口的位置相应处设有出口；所述法兰a和法兰b之间设有分别与所述入口和出口位置相应的过滤膜和过滤网。
2.根据权利要求1所述的分离器，其特征在于：所述法兰a与所述过滤膜之间和所述法兰b与所述过滤网之间均设有密封圈；所述法兰a和法兰b通过螺栓固定连接。
3.一种气体水合物中纯液相分离装置，其特征在于：它包括样品容器和权利要求1或2所述的分离器；所述分离器的入口与进口阀门相连通，所述分离器的出口与所述样品容器的入口相连通。
4.根据权利要求3所述的分离装置，其特征在于：所述进口阀门和所述分离器的入口之间设有排空阀门。
5.根据权利要求3或4所述的分离装置，其特征在于：所述进口阀门和所述分离器的入口之间设有出口阀门。
6.根据权利要求3-5中任一所述的分离装置，其特征在于：所述分离器的出口与所述样品容器的入口之间设有液体流量计。
7.根据权利要求3-6中任一所述的分离装置，其特征在于：所述分离器与所述样品容器之间为活动连接。
8.根据权利要求7所述的分离装置，其特征在于：所述分离器与所述样品容器通过活动连接头活动连接。
9.根据权利要求3-8中任一所述的分离装置，其特征在于：所述样品容器的入口端和出口端分别设有阀门A和阀门B。
10.根据权利要求3-9中任一所述的分离装置，其特征在于：所述样品容器上设有压力表。
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