CN114082370A - 一种旋转式多相流水合物生成实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种旋转式多相流水合物生成实验装置，属于水合物流动安全领域。通过供气系统和供液系统分别将实验气体和液体注入反应釜中，反应釜上的可视窗可随时观察反应釜内水合物生成情况。采用水浴循环系统对反应釜进行控温。反应釜内水合物生成过程中的压力和温度信号由数据采集系统收集并储存在计算机中。该装置的优势有两点，通过电动机带动反应釜整体以360度旋转，一是能解决传统的磁力搅拌器对气液接触不充分的问题，二是克服了摇摆釜受摇摆角度限制导致气液相混合程度有限的缺陷，从而促进水合物生成。
Description
技术领域
本发明涉及气体水合物室内实验，具体涉及一种旋转式多相流水合物生成实验装置。属于水合物流动安全领域。
背景技术
气体水合物是烃类小分子(CH4、C2H4、CO2等)与水分子在低温高压条件下生成的非化学计量型笼型络合物。在油气输送过程中，一旦温度压力条件满足水合物生成条件，便极易造成水合物大量生成并聚集，严重时导致管道流通面积急剧减小，造成管道内压力升高甚至产生堵塞，引起安全问题。目前关于水合物室内模拟实验，通常采用的方法有两种：一是在反应釜上安装磁力搅拌器，由叶轮带动釜内介质相互混合，二是将反应釜作为摇摆釜，通过电动机和摇摆支架带动反应釜在一定角度范围内摆动，从而使反应釜内气液相互混合。以上两种方法虽然能有效增加气液相接触面积，但是实际上仍存在混合程度有限、效果不佳等问题。因此，如在分析含蜡量对水合物生成的影响时，特别对于油气水多相流体系而言，体系混合程度大小将严重影响实验结果。为此，有必要设计一种旋转式水合物生成实验装置以最大程度地提高气液相混合程度，促进水合物生成，提升实验准确性及效率。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种旋转式多相流水合物生成实验装置，旨在增大气液接触程度，提升实验效率。
本发明采用的技术方案是：
一种旋转式多相流水合物生成实验装置，包括供气系统(1)、供液系统(2)、第一球阀(3)、离心泵(4)、液体流量计(5)、第二球阀(6)、水浴系统(7)、可视窗(8)、电动机(9)、支架(10)、第三球阀(11)、第四球阀(12)、废液罐(13)、旋转式高压反应釜(14)、压力传感器(15)、温度传感器(16)、数据采集系统(17)、计算机(18)、第五球阀(19)、安全阀(20)、真空泵(21)。
其中，供气系统(1)、供液系统(2)分别将实验气体及液体注入旋转式高压反应釜(14)；水浴系统(7)可以精确控制高压反应釜内实验介质的温度，此外高压反应釜(14)设有可视窗，可随时观察釜内水合物生成情况；电动机(9)可以以一定转速的正转与反转使高压反应釜整体以相应的速度旋转起来，使反应釜内气液相充分接触，促进水合物生成；数据采集系统(17)可以实时采集反应釜内温度、压力信号并保存于计算机中；安全阀(20)与旋转式高压反应釜(14)相连，用以控制反应釜内压力，确保实验安全进行。
本发明的优点是：
1)反应釜安装了耐高压可视玻璃窗，因此可以实时地观察反应釜内水合物的生成情况；
2)反应釜能通过电动机以360度旋转，大大增加气液相接触程度，同时克服了传统的磁力搅拌系统并不能有效扩大气液接触面积、摇摆釜的摇摆角度只能局限在一定范围的缺陷；
3)本装置对于研究水合物室内生成实验具有重要的借鉴意义。
附图说明
图1是一种旋转式多相流水合物生成实验装置。
图中，1-供气系统、2-供液系统、3-第一球阀、4-离心泵、5-液体流量计、6-第二球阀、7-水浴系统、8-可视窗、9-电动机、10-支架、11-第三球阀、12-第四球阀、13-废液罐、14-旋转式高压反应釜、15-压力传感器、16-温度传感器、17-数据采集系统、18-计算机、19-第五球阀、20-安全阀、21-真空泵。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。
图1所示为一种旋转式多相流水合物生成实验装置的结构示意图，以油气水体系在不同含蜡量下对水合物生成影响实验为例，其工作过程为：
1.不同蜡含量对水合物生成影响实验：实验开始前将水浴系统(7)设置为实验所需温度。开启第五球阀(19)，开启真空泵(21)，当旋转式高压反应釜(14)内压力达到-0.09MPa时，关闭真空泵(21)和第五球阀(19)。开启离心泵(4)和第二球阀(6)将供液系统(2)中的含蜡量为3％的白油按需要注入到旋转式高压反应釜(14)中，并去离子水按需通过供液系统(2)注入到旋转式高压反应釜(14)中，注入完成后关闭第二球阀(6)，待旋转式高压反应釜(14)内液体温度达到设定的实验温度后，开启第一球阀(3)，通过供气系统(1)将实验所需甲烷气体注入旋转式高压反应釜(14)中，当旋转式高压反应釜(14)内压力达到实验压力时，关闭第一球阀(3)，代表注气注液完成。随后开启电动机(9)带动高压反应釜(14)以一定速度旋转起来，实验正式开始。通过数据采集系统(17)可实时记录体系温度压力变化，当观察到计算机(18)上温度压力曲线出现温度突升或压力突降，旋转式高压反应釜(14)的可视窗观察到有大量水合物生成时，再稳定一小时，关闭电动机(9)。设置水浴系统(7)控温温度至60℃并静置观察到水合物完全分解后，开启第四球阀(12)将旋转高压反应釜(14)内液体放入废液罐(13)中，气体通过开启第三球阀(11)进行放空。
2.将白油含蜡量分别改变为为6％、9％、12％重复步骤1实验。最后清洗旋转式高压反应釜(14)，完成实验。
Claims (6)
1.一种旋转式多相流水合物生成实验装置，其特征在于：供气系统(1)、供液系统(2)、第一球阀(3)、离心泵(4)、液体流量计(5)、第二球阀(6)、水浴系统(7)、可视窗(8)、电动机(9)、支架(10)、第三球阀(11)、第四球阀(12)、废液罐(13)、旋转式高压反应釜(14)、压力传感器(15)、温度传感器(16)、数据采集系统(17)、计算机(18)、第五球阀(19)、安全阀(20)、真空泵(21)。
2.根据权利要求1所述的旋转式多相流水合物生成实验装置，其特征在于：旋转式高压反应釜(14)设有可视窗。
3.根据权利要求1所述的旋转式多相流水合物生成实验装置，其特征在于：数据采集系统(17)实时采集旋转式高压反应釜(14)内的压力和温度。
4.根据权利要求1所述的旋转式多相流水合物生成实验装置，其特征在于：所述供液系统(2)具有液体注入口。
5.根据权利要求1所述的旋转式多相流水合物生成实验装置，其特征在于：水浴系统(7)精确控制旋转式高压反应釜(14)内介质的温度。
6.根据权利要求1所述的旋转式多相流水合物生成实验装置，其特征在于：高压反应釜(14)能够以角度360度旋转起来，极大程度地增大气液相混合。
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