CN112362690A - 一种水合物生成诱导时间测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水合物生成诱导时间测量装置，该装置可通过温压突变和直接观察法协同确定水合物生成诱导时间，并设置了组合式反应装置，可根据实验要求同时进行多组不同工况实验。通过采集系统及计算机可生成实时曲线，得知诱导时间。另外，可通过高速摄像手段完整记录水合物诱导期，准确观察水合物大量生成时刻。本发明提供的水合物生成诱导时间测量装置和方法，可克服诱导时间测量实验周期长的问题。

Description

一种水合物生成诱导时间测量装置

技术领域

本发明涉及气体水合物室内模拟实验，具体涉及一种水合物生成诱导时间测量装置和方法。

背景技术

在气体水合物结晶大量出现前，需要为成核提供条件，在此期间体系的宏观特性不会发生明显变化，这种现象叫做诱导现象，与之对应的时间称为诱导时间。诱导时间是水合物生成的重要评判方法，目前，对水合物诱导时间的确定方法目前尚存在分歧，主要分为微观确定法和宏观确定法。微观确定法以系统处于平衡态时刻为诱导时间起点，以出现第一个临界晶核为诱导时间终点；宏观确定法是指从某一时刻起，系统中第一次出现大量可视晶体经历时间。因宏观诱导时间更便于观测，因此通常采用宏观确定法测诱导时间。诱导时间的实验测量，常以体系温度降至水合物生成相平衡温度时刻为诱导时间起点，体系温度因水合物大量生成温度开始上升时刻为诱导时间终点。由于诱导时间具有随机性，因此在实验中往往需要进行多次重复试验；且水合物生成时间较长，因而实验周期也较长；此外，仅以温度和压力剧烈变化判断水合物诱导时间具有一定偏差。由此，需要设计一种可同时进行多组实验的诱导时间测量装置以提升实验效率，减少实验周期。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种水合物生成诱导时间测量装置和方法，以提升实验效率，减少实验周期。

本发明所采用的技术方案是：

一种水合物生成诱导时间测量装置，包括组合式反应装置(1)、供气系统(2)、供液系统(3)、第一球阀(4)、第二球阀(5)、第三球阀(6)、第四球阀(7)、第五球阀(8)、废液罐(9)、流量计(10)、高速摄像机(11)、温压采集系统(12)、真空泵(13)、计算机(14)、安全阀(15)、蓝宝石反应釜(16)、反应釜釜体(17)、磁力搅拌器(18)、压力变送器(19)、第一温度变送器(20)、第二温度变送器(21)、温控系统(22)。

其中，供气系统(2)、供液系统(3)分别将实验气体及液体注入组合式反应装置(1)，温控系统(22)用于控制组合式反应装置(1)内实验液体温度。

其中，组合式反应装置(1)包括四个完全相同的蓝宝石反应釜(16)，蓝宝石反应釜(16)设计为可视全透明釜体。

其中，四个完全相同的蓝宝石反应釜(16)，既可同时使用，也可独立使用。既可测量相同温度工况下水合物生成诱导时间以及相同温度下各影响因子对诱导时间的影响，也可测量不同温度条件下各影响因子对诱导时间的影响。

其中，蓝宝石反应釜(16)包括反应釜釜体(17)、磁力搅拌器(18)、压力变送器(19)、第一温度变送器(20)、第二温度变送器(21)、温控系统(22)。温控系统(22)通过乙二醇和水的混合溶液液浴方式控制反应釜釜体(17)内温度。

其中，温压采集系统(12)采集组合式反应装置(1)内各反应釜釜体(17)的压力和温度。

其中，安全阀(15)与组合式反应装置(1)相连，用以控制反应釜釜体(17)内压力，保证实验安全。

其中，高速摄像机(11)可采集组合式反应装置(1)内水合物生成过程视频，准确观察水合物生成诱导时间。

本发明的优点是，一种水合物生成诱导时间测量装置可以将温度作为实验变量，可以一次性测量多种因素对诱导时间的影响，也可进行相同工况的重复实验以克服水合物生成诱导时间的随机性，减少实验次数，提高实验效率；此外，可以直接观察到水合物生成大量生成，并将生成过程摄录下来，辅以温度压力剧烈变化对诱导时间进行验证，提升了诱导时间测量的准确程度。

附图说明

图1是一种水合物生成诱导时间测量装置的结构示意图。

图2是组合式反应装置结构图。

图中，1-组合式反应装置、2-供气系统、3-供液系统、4-第一球阀、5-第二球阀、6-第三球阀、7-第四球阀、8-第五球阀、9-废液罐、10-流量计、11-高速摄像机、12-温压采集系统、13-真空泵、14-计算机、15-安全阀、16-蓝宝石反应釜、17-反应釜釜体、18-磁力搅拌器、19-压力变送器、20-第一温度变送器、21-第二温度变送器、22-温控系统。

具体实施方式

图1所示为水合物生成诱导时间测量装置的结构示意图，以测量含蜡量对诱导时间的影响为例，其工作过程为：

1.实验开始前将第一球阀(4)、第二球阀(5)、第三球阀(6)、第四球阀(7)打开，将组合式反应装置(1)内需要参与实验的反应釜前后球阀打开，将对应温控系统(22)设置为实验所需温度。

2.开启真空泵(13)，当各反应釜釜体(17)内压力达到-0.09MPa时，关闭真空泵(13)和第三球阀(6)。开启第二球阀(5)，通过供液系统(3)向组合式反应装置(1)各反应釜釜体内注入不同含蜡量的实验液体，注入完成后关闭第二球阀(5)。待各反应釜釜体(17)内实验液体达到实验温度后，开启第一球阀(4)，供气系统(2)将实验气注入各反应釜釜体(17)中，当各反应釜釜体(17)内压力达到实验压力时，关闭第一球阀(4)，开启磁力搅拌器(18)。

3.温压采集系统(12)将各反应釜釜体(17)内压力变送器(19)和第一温度变送器(20)反馈的压力信号和温度信号实时采集并传递到计算机(14)，计算机(14)通过软件将温度和压力绘制成实时曲线。以体系达到气水两相平衡的时间节点为诱导时间起点，以温度突升或压力急剧下降的时间节点为诱导时间终点，两者时间差即为水合物生成诱导时间，因此根据实时曲线即可得知诱导时间。同时，通过高速摄像机(11)摄录视频可以准确观察水合物大量生成时刻，并以此时刻为诱导时间终点。若各反应釜釜体(17)内压力值在5分钟内波动较小，关闭磁力搅拌器(18)。

4.设置温控系统(22)控温温度至70℃并静置2小时后，先将各反应釜釜体(17)内实验气放出，再将实验液放出，清洗各反应釜釜体(17)，完成实验。

Claims (6)

1.一种水合物生成诱导时间测量装置，其特征在于：包括组合式反应装置(1)、供气系统(2)、供液系统(3)、第一球阀(4)、第二球阀(5)、第三球阀(6)、第四球阀(7)、第五球阀(8)、废液罐(9)、流量计(10)、高速摄像机(11)、温压采集系统(12)、真空泵(13)、计算机(14)、安全阀(15)、蓝宝石反应釜(16)、反应釜釜体(17)、磁力搅拌器(18)、压力变送器(19)、第一温度变送器(20)、第二温度变送器(21)、温控系统(22)。

2.根据权利要求1所述的水合物生成诱导时间测量装置，其特征在于：所述组合式反应装置(1)包括四个完全相同的蓝宝石反应釜(16)。

3.根据权利要求2所述的蓝宝石反应釜(16)，其特征在于：所述四个完全相同的蓝宝石反应釜(16)，既可同时使用，也可独立使用。

4.根据权利要求2所述的蓝宝石反应釜(16)，其特征在于：所述蓝宝石反应釜(16)装置包括反应釜釜体(17)、磁力搅拌器(18)，压力变送器(19)、第一温度变送器(20)、第二温度变送器(21)、温控系统(22)。

5.根据权利要求1所述的水合物生成诱导时间测量装置，其特征在于：温压采集系统(12)采集组合式反应装置(1)内各反应釜釜体(17)的压力和温度。

6.根据权利要求1所述的水合物生成诱导时间测量装置，其特征在于：高速摄像机(11)可在同一画幅内采集各反应釜釜体(17)内水合物生成视频。

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