CN209663228U - 一种天然气水合物合成反应釜 - Google Patents

Abstract

一种天然气水合物合成反应釜，包括反应釜釜体、温度传感器、压力传感器、反应壳体及测阻元件，反应壳体设置在反应釜釜体内，反应壳体内部设置有层分界板，层界面板上开有不同孔径的孔，远离圆心位置的小孔处是层间接触位置，若干圈在圆周上均布的小孔使合成的天然气水合物不易堵塞，保证气液流通，靠近圆心的一圈在圆周上均布的大孔使通入的甲烷气体能到达各层，达到气液充分接触的目的。本实用新型的反应釜设有压力传感器、温度传感器和测阻元件，从而可根据获取的温度、压力和电阻率参数来调整合成天然气水合物的合成效率。内部分层的反应壳体可模拟天然气水合物在海底和冻土区的沉积分层合成环境，同时在分层处可合成裂隙状天然气水合物。

Description

一种天然气水合物合成反应釜

技术领域

本实用新型涉及一种天然气水合物合成反应釜，尤其涉及一种可合成裂隙状天然气水合物的然气水合物合成反应釜，属于新能源领域。

背景技术

天然气水合物是由水分子和碳氢分子在低温高压条件下形成的具有笼状结构的似冰雪状结晶化合物。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”。天然气水合物是世界公认的一种清洁高效的潜在替代能源，其资源密度高，全球分布广泛，具有极高的资源价值，因而成为油气工业界长期研究热点。

自然界中，天然气水合物主要分布在海底松散沉积物、多年冻土区沉积物或裂缝中。为了科学、合理地开发利用天然气水合物，须通过大量的实验了解沉积物中天然气水合物的物理化学特性、成藏机理等，并在此基础上进行相关的实验模拟。然而目前天然气水合物开采技术还不成熟，开采到的天然水合物远不能满足实验过程的需求，因此要通过室内合成试验对天然气水合物进行研究。

目前实验室合成天然气水合物所用的反应釜大部分合成的是分散状天然气水合物，即孔隙状天然气水合物，要想得到裂隙状天然气水合物则必须制造一种分层的环境。

实用新型内容

本实用新型针对裂隙状天然气水合物实验室合成困难的问题，提供了一种能提高合成效率并且能合成裂隙状天然气水合物的天然气水合物合成反应釜。

具体本实用新型提出的一种天然气水合物合成反应釜，其特征在于，包括：反应釜釜体、温度传感器、压力传感器、反应壳体及测阻元件，所述反应釜釜体包括筒体、上平盖封头及下平盖封头，上平盖封头设置在筒体顶部，上平盖封头通过螺栓配合螺母安装在筒体上，并在螺栓与筒体接触处套设有垫圈，上平盖封头上设有气体出入口、温度传感器和压力传感器；下平盖封头设置在筒体底部，下平盖封头通过螺栓配合螺母安装在筒体上，并在螺栓与筒体接触处套设有垫圈；筒体侧壁设有用于连接测阻元件的通孔；所述反应壳体可拆卸的设置在反应釜釜体内且其外壁紧贴反应釜釜体内壁；反应壳体是由对称的两个半圆柱状外壳拼接而成的圆筒状结构，反应壳体的顶部敞口、底部封口，反应壳体内部设置有层分界板，层分界板为两块半圆板组成，层分界板的中心位置设置一圈在圆周上均布的第二孔，同时层分界板上还设置有若干圈在圆周上均布的第一孔，第二孔的直径大于第一孔的直径，反应壳体的底部与层分界板结构一致；所述测阻元件安装在筒体侧壁上。

所述层分界板沿反应壳体轴向将其分为至少两层。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：

1、上平盖封头上设置的温度传感器和压力传感器以及反应釜釜体侧壁上的测阻元件可以获取温度、压力和电阻率等参数来调整提高天然气水合物合成效率。

2、可拆卸反应壳体可以先在反应釜釜体外将砂水混合物填充压实后，再放入反应釜釜体内，这使得混合物得到充分压实，更加符合真实环境。反应壳体的分层结构模拟海底和冻土区的沉积地层环境，分层处可得到裂隙状天然气水合物。

3、反应壳体内层界面板上开有不同孔径的孔，远离圆心位置的小孔处是层间接触位置，若干圈在圆周上均布的小孔使合成的天然气水合物不易堵塞，保证气液流通。压实的混合物紧贴反应壳体内壁，反应壳体中轴部分为中空状态，靠近圆心的一圈在圆周上均布的大孔使通入的甲烷气体能到达各层，达到气液充分接触的目的。

附图说明

图1是本实用新型一种天然气水合物合成反应釜的结构示意图。

图2是反应壳体的俯视图。

图3是反应壳体的主视图。

图4是反应壳体的侧视图。

图5是本实用新型一种天然气水合物合成反应釜的纵向剖面图。

图中：1-筒体，2-上平盖封头，3-下平盖封头，4-温度传感器，5-压力传感器，6-反应壳体，7-气体出入口，8-测阻元件，9-螺栓，10-螺母，11-垫圈，12-半圆柱状外壳，13-层分界板，14-第一孔，15-第二孔。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施方式进一步说明本实用新型，所描述的具体实施方式仅对该实用新型进行解释说明，但不用于限制本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，限定有“第一”及“第二”的特征并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。

请参阅图1至图5所示，本实用新型提出的一种天然气水合物合成反应釜，包括：反应釜釜体、温度传感器4、压力传感器5、反应壳体6及测阻元件8。所述反应釜釜体包括筒体1、上平盖封头2及下平盖封头3，上平盖封头2设置在筒体1顶部，上平盖封头2通过螺栓配合螺母安装在筒体1上，并在螺栓与筒体1接触处套设有垫圈，上平盖封头2上设有气体出入口7、温度传感器4和压力传感器5；下平盖封头3设置在筒体1底部，下平盖封头3通过螺栓配合螺母安装在筒体1上，并在螺栓与筒体1接触处套设有垫圈；筒体1侧壁设有用于连接测阻元件8的通孔；所述反应壳体6可拆卸的设置在反应釜釜体内且其外壁紧贴反应釜釜体内壁；反应壳体6是由对称的两个半圆柱状外壳12拼接而成的圆筒状结构，反应壳体6的顶部敞口、底部封口，反应壳体6内部设置有层分界板13，层分界板13沿反应壳体6轴向将其分为至少两层，例如层分界板13沿反应壳体6轴向将其分为5层或6层，层分界板13为两块半圆板组成，层分界板13的中心位置设置一圈在圆周上均布的第二孔15，同时层分界板13上还设置有若干圈在圆周上均布的第一孔14，本实用新型的描述中，“若干圈”的含义是至少两圈，例如两圈，三圈等，除非另有明确具体的限定，第二孔15的直径大于第一孔14的直径，反应壳体6的底部与层分界板13结构一致；所述测阻元件8安装在筒体1侧壁上。

为了进一步调整提高天然气水合物的合成效率，在所述上平盖封头2上装有温度传感器4和压力传感器5，在筒体1侧壁装有测阻元件8，可以获取温度、压力和电阻率等参数来调整提高天然气水合物的合成效率。

为了操作方便简单，所述反应壳体6可拆卸并能自由进出反应釜釜体。

为了获得裂隙型天然气水合物，所述反应壳体6具有分层结构。

如上述所述的一种天然气水合物合成反应釜，所述反应壳体6材质为不锈钢，与反应釜釜体的材质相同，避免了因材质不同而发生的热传递使合成过程不能维持在一定温度的现象。

为了进一步提高天然气水合物的合成效率，本实用新型所述层分界板13上设有若干圈在圆周上均布的第一孔14，同时层分界板13的中间位置设有一圈在圆周上均布的第二孔15，反应壳体6内层界面板13上开有不同孔径的孔，远离圆心位置的小孔即第一孔14处是层间接触位置，若干圈在圆周上均布的小孔使合成的天然气水合物不易堵塞，保证气液流通。压实的混合物紧贴反应壳体6的内壁，反应壳体6中轴部分为中空状态，靠近圆心的一圈在圆周上均布的大孔即第二孔15使通入的甲烷气体能到达各层，达到气液充分接触的目的。

利用本实用新型提供的天然气水合物合成反应釜，配套加压系统、水浴系统、供气系统和数据采集系统等进行实验室合成天然气水合物试验，本实用新型反应釜的设计压力、设计温度、反应釜内尺寸、反应釜腔体总体积以及反应壳体6直径、高度、厚度均可根据实际需要自行选取。

利用上述天然气水合物合成反应釜进行天然气水合物合成试验，过程如下：

步骤S1：天然气水合物储层材料制备与装填：首先根据砂子的孔隙度和水的饱和度计算并称量一定的砂子和水，将砂子和水混合并搅拌均匀，然后将搅拌均匀的砂水混合物在反应釜外装填进反应壳体6各层并压实，从而形成了天然气水合物沉积分层结构，将装填好的反应壳体6放入反应釜内，盖上上平盖封头2放入水浴系统中。

步骤S2：系统调试：通过供气系统向反应釜内加气，检测反应釜是否漏气，若不漏气，停止供气，并将反应釜内的气体排出。

步骤S3：抽真空处理：利用抽真空泵对反应釜进行抽真空，大约抽3～5分钟，压力降到0.1Mpa左右。

步骤S4：通气加压：利用供气系统和加压系统加气到所需压力，在低温高压条件下反应24小时后，通过数据采集系统得到反应过程中的一系列参数，来研究天然气水合物的合成效率。

Claims (2)

1.一种天然气水合物合成反应釜，其特征在于，包括：反应釜釜体、温度传感器(4)、压力传感器(5)、反应壳体(6)及测阻元件(8)，所述反应釜釜体包括筒体(1)、上平盖封头(2)及下平盖封头(3)，上平盖封头(2)设置在筒体(1)顶部，上平盖封头(2)通过螺栓配合螺母安装在筒体(1)上，并在螺栓与筒体(1)接触处套设有垫圈，上平盖封头(2)上设有气体出入口(7)、温度传感器(4)和压力传感器(5)；下平盖封头(3)设置在筒体(1)底部，下平盖封头(3)通过螺栓配合螺母安装在筒体(1)上，并在螺栓与筒体(1)接触处套设有垫圈；筒体(1)侧壁设有用于连接测阻元件(8)的通孔；所述反应壳体(6)可拆卸的设置在反应釜釜体内且其外壁紧贴反应釜釜体内壁；反应壳体(6)是由对称的两个半圆柱状外壳(12)拼接而成的圆筒状结构，反应壳体(6)的顶部敞口、底部封口，反应壳体(6)内部设置有层分界板(13)，层分界板(13)为两块半圆板组成，层分界板(13)的中心位置设置一圈在圆周上均布的第二孔(15)，同时层分界板(13)上还设置有若干圈在圆周上均布的第一孔(14)，第二孔(15)的直径大于第一孔(14)的直径，反应壳体(6)的底部与层分界板(13)结构一致；所述测阻元件(8)安装在筒体(1)侧壁上。

2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物合成反应釜，其特征在于：所述层分界板(13)沿反应壳体(6)轴向将其分为至少两层。