CN212301544U - 一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统，包括气瓶、第一阀、调压阀、第一计量计、反应釜、第二压力计、温度计、第三阀、背压阀、分离器、第二流量计和储液池；其中，所述气瓶用于储存CH4模拟天然气，气瓶的出口依次经过调压阀和第一计量计连接反应釜的进气口；所述反应釜上设置有搅拌装置和温控装置；所述反应釜的气体出口经过第三阀和背压阀连接分离器；所述分离器顶部的气体出口处设置有第二流量计，所述分离器底部设有的液体出口连接储液池；该系统用于模拟水合物的合成和分解。该系统设计有搅拌装置，使得CH4气体、抑制剂(或)促进剂与水混合更加充分、迅速，实验效果更准确、明显。
Description
技术领域
本实用新型涉及水合物开发领域，具体涉及一种天然气水合物合成及分解等相关实验系统。
背景技术
天然气水合物是在一定的温度、压力条件下，由天然气中的甲烷等轻烃气体小分子与水分子形成的外观上类似于松散的冰或致密的雪的笼型结晶化合物。它燃烧产生的能量比相同质量的普通化石燃料要多出数十倍。
随着人们对它研究的进一步深入，许多开采方法被提出来，例如降压法、加热法、机械法、化学法等，其主要原理为改变天然气水合物储层的温度、压力，打破其相平衡，使天然气水合物分解得到甲烷气体。其中，化学法一般是在地层中注入化学抑制剂，是最常用和最有效的方法，它可以提高水合物形成的相平衡条件，使得地层的孔隙压力和温度条件不能满足水合物的相平衡，从而水合物分解相变产生甲烷气体而收集的方法。
当前关于水合物合成及分解的实验设备和方法较多，但是一般没有考虑水合物抑制剂或促进剂对水合物合成及分解的影响，且现有设备关于CH4气体、抑制剂、促进剂与水混合不够充分、迅速，使得实验效率和实验效果不佳。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统，解决了现有的水合物合成及分解设备不能针对水合物抑制剂、水合物生成促进剂的性能进行测试，进而使得抑制剂与水合物之间的混合不充分，导致实验效果不准确。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型提供的一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统，包括气瓶、第一阀、调压阀、第一计量计、反应釜、第二压力计、温度计、第三阀、背压阀、分离器、第二流量计和储液池；其中，所述气瓶用于储存CH4模拟天然气，气瓶的出口依次经过调压阀和第一计量计连接反应釜的进气口；所述反应釜上设置有搅拌装置和温控装置；
所述反应釜的气体出口经过第三阀和背压阀连接分离器；所述分离器顶部的气体出口处设置有第二流量计，所述分离器底部设有的液体出口连接储液池。
优选地，所述气瓶和反应釜之间设置有储气罐；所述储气罐的出气口处设置有第二阀；所述调压阀设置在第二阀的出气口处；所述储气罐上设置有第一压力阀。
优选地，所述搅拌装置包括电动搅拌器和垂向搅拌器，其中，电动搅拌器布置在反应釜的底部；垂向搅拌器布置在反应釜的顶部。
优选地，所述反应釜上还设置有用于对实验系统进行抽真空的排气装置。
优选地，所述排气装置包括第五阀、缓冲罐和真空泵，其中，所述反应釜的出口依次连接第五阀、缓冲罐和真空泵。
优选地，所述缓冲罐的底部和顶部分别设置有第六阀和第三压力计。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统，用于模拟水合物的合成和分解。该系统设计有搅拌装置，使得CH4气体、抑制剂(或)促进剂与水混合更加充分、迅速，实验效果更准确、明显；同时，该系统能够从多角度系统开展天然气水合物的相关研究。
本实验系统可进一步完善气体水合物开发研究领域的功能，为全面开展固态水合物法储运天然气技术和天然气水合物的开发相关研究提供支撑。
附图说明
图1本是实用新型涉及的实验系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型提供的一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统，包括气瓶1、第一阀2、储气罐3、第一压力计4、第二阀5、调压阀6、第一流量计7、反应釜8、电动搅拌器9、垂向搅拌器10、第二压力计11、温度计12、第三阀13、背压阀14、分离器15、第二流量计16、第四阀17、储液池18、真空泵19、缓冲罐20、第五阀21、第六阀22和第三压力计23；其中，气瓶1的出口经过第一阀2连接储气罐3的进气口；所述储气罐3上设置有第一压力阀4；所述储气罐3的出气口依次经过第二阀5、调压阀6和第一流量计7连接反应釜8的进气口。
所述反应釜8的底部设置有电动搅拌器9；所述反应釜8的顶部设置有垂向搅拌器10。
所述反应釜8的侧壁上设置有第二压力计11和温度计12，用于测量反应釜8内部的温度、压力。
所述反应釜8上还设置有温控装置，使得反应釜8的温度达到实验所需，并保持恒温。
所述反应釜8包括釜体，所述釜体为圆筒状结构，所述圆筒状结构的侧壁设置有透明结构。
所述釜体的上下两端均为法兰结构。
所述反应釜的承压范围为0-30MPa，设计温度范围为负30-90℃。
所述反应釜的底部设置有气体入口，便于和内部液体充分接触。
所述反应釜8的气体出口依次与第三阀13、背压阀14和分离器15相连接；所述分离器15的顶部与第二流量计16相连接；所述分离器15的底部依次与第四阀17和储液池18相连接。
所述反应釜的顶部还依次与第五阀21、缓冲罐20和真空泵19连接；其中，缓冲罐20的底部和顶部分别设置有第六阀22和第三压力计23。
所述气瓶1内储存CH4用于模拟天然气。
所述储气罐3主体为耐压不锈钢材质。
可以透过反应釜8侧面的透明结构观察内部物质的状态，所述反应釜8顶部可以打开，从而根据实验方案需要，称取适量的水、水与抑制剂的混合物、以及水与促进剂的混合物置于反应釜8内部，开展实验。
所述第一流量计7选用热式质量流量计，控制器的核心是传感器，由带有电阻温度计元件的不锈钢毛细管组成，可以保证计量更加准确。
所述第二流量计16可以计量分离器15分离出的气体质量。
所述储液池18可以计量分离器15分离出的液体质量。
所述电动搅拌器9和垂向搅拌器10可以根据实验需要选择开启，且转速可以根据实验需要调节。所述电动搅拌器9和垂向搅拌器10的转速调节范围一般0-2000r/min即可。
所述系统所有连接管线均采用316L管线，以防内部流体对管线的腐蚀，且管线均用保温材料缠绕包裹，防止局部温度降低，从而可能引起水合物的二次生成或者冰的生成，堵塞管路，影响实验开展效果，给实验造成安全隐患。
所述流量、温度、压力等参数均可以通过数据采集控制卡采集数据，用于对实验系统内的流量、温度、压力进行实时监控和数据采集。
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式介绍如下：
(1)如图，清洗好设备，根据实验方案需要，称取适量的水、或一定比例水和抑制剂混合物、或一定比例水和促进剂的混合物，置于反应釜8内部，便于开展实验测试。
(2)检查系统气密性，然后关闭第一阀2、第三阀13、第六阀22，打开第二阀5和第五阀21，然后打开真空泵19，排空实验系统和管线内部空气对实验的干扰。
(3)进行水合物的合成或分解：
水合物合成时，关闭第五阀21，打开第一阀2，使得CH4依次流经储气罐3，经调压阀6调压后，注入反应釜8，同时利用第一流量计7计量注入的CH4质量；
将反应釜8内的温度设置到实验工艺要求，同时，打开电动搅拌器9或垂向搅拌器10，或两者同时打开；观测反应釜8内部合成的天然气水合物的量及状态。
水合物分解时，关闭第一阀2和第二阀5，打开第三阀13，并调节背压阀14，通过改变反应釜8的内部温度、压力条件，使得水合物进行分解，分解后的气体进入分离器15中，之后通过第二流量计16计量分离器15分离出的气体质量；通过储液池18计量分离器15分离出的液体质量；并且分析天然气水合物的合成及分解的影响规律。
通过改变反应釜8的内部温度、压力条件，或改变注入水、天然气、抑制剂或促进剂的质量，或者改变反应时间，再次开展对比实验，对比分析温度、压力、水、天然气质量、抑制剂或促进剂的质量，及反应时间等上述因素对天然气水合物的合成及分解的影响规律，判断其影响效果，从而指导生产。
Claims (6)
1.一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统，其特征在于，包括气瓶(1)、第一阀(2)、调压阀(6)、第一计量计(7)、反应釜(8)、第二压力计(11)、温度计(12)、第三阀(13)、背压阀(14)、分离器(15)、第二流量计(16)和储液池(18)；其中，所述气瓶(1)用于储存CH4模拟天然气，气瓶(1)的出口依次经过调压阀(6)和第一计量计(7)连接反应釜(8)的进气口；所述反应釜(8)上设置有搅拌装置和温控装置；
所述反应釜(8)的气体出口经过第三阀(13)和背压阀(14)连接分离器(15)；所述分离器(15)顶部的气体出口处设置有第二流量计(16)，所述分离器(15)底部设有的液体出口连接储液池(18)。
2.根据权利要求1所述的一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统，其特征在于，所述气瓶(1)和反应釜(8)之间设置有储气罐(3)；所述储气罐(3)的出气口处设置有第二阀(5)；所述调压阀(6)设置在第二阀(5)的出气口处；所述储气罐(3)上设置有第一压力阀(4)。
3.根据权利要求1所述的一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统，其特征在于，所述搅拌装置包括电动搅拌器(9)和垂向搅拌器(10)，其中，电动搅拌器(9)布置在反应釜的底部；垂向搅拌器(10)布置在反应釜的顶部。
4.根据权利要求1所述的一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统，其特征在于，所述反应釜(8)上还设置有用于对实验系统进行抽真空的排气装置。
5.根据权利要求4所述的一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统，其特征在于，所述排气装置包括第五阀(21)、缓冲罐(20)和真空泵(19)，其中，所述反应釜(8)的出口依次连接第五阀(21)、缓冲罐(20)和真空泵(19)。
6.根据权利要求5所述的一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统，其特征在于，所述缓冲罐(20)的底部和顶部分别设置有第六阀(22)和第三压力计(23)。
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| CN202021220068.8U CN212301544U (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统 |
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| CN202021220068.8U CN212301544U (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统 |
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| CN202021220068.8U Active CN212301544U (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统 |
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| CN (1) | CN212301544U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111650352A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-09-11 | 中国华能集团有限公司 | 一种多功能水合物合成及分解模拟的实验系统及实验方法 |
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2020
- 2020-06-28 CN CN202021220068.8U patent/CN212301544U/zh active Active
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