监测的压力通过数据采集装置8输入至工控机，温度监测装置7将监测的温度通过数据采集装置8输入至工控机；工控机实时监测压力和温度，从而便于工作人员调节进气/放气阀门3。
[0038]【具体实施方式】五、本实施方式是对【具体实施方式】四所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置的进一步说明，本实施方式中，所述取液口的出口处设置有流量计10和电磁阀11 ;流量计10用于监测取液口流出的液体的流量；电磁阀11由控制面板9控制。
[0039]本实施方式中，工作人员需要测定某层位混合气水合反应过程中溶液的离子浓度时，由控制面板9控制打开该层位电磁阀11，获取定体积液体，该液体移至离子色谱仪6内，经过离子色谱仪6分析后得到该时刻该层位离子浓度值。
[0040]【具体实施方式】六、本实施方式是对【具体实施方式】一所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置的进一步说明，本实施方式中，所述水合反应釜2的釜体上设置有视窗。
[0041]本实施方式中，所述视窗用于观察水合反应釜2内的变化情况。所述视窗为蓝宝石视窗Ο
[0042]【具体实施方式】七、本实施方式是对【具体实施方式】一所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置的进一步说明，本实施方式中，水合反应釜2为不锈钢反应釜。
[0043]反应釜采用316不锈钢材质制成，耐压15MPa。
[0044]【具体实施方式】八、本实施方式是对【具体实施方式】一所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置的进一步说明，本实施方式中，所述水合反应釜2的釜体底部设置有放液口 ；所述放液口用于使水合反应釜内的液体从该口排出；所述放液口外接阀门12，阀门12用于开启和关闭放液口。
[0045]【具体实施方式】九、参照图1和图2说明本实施方式，基于实施方式八所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置的离子浓度多层位监测方法，该方法包括下述步骤:
[0046]步骤一、安装混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置，并检查该装置的气密性；
[0047]步骤二、向水合反应釜2内注入实验所需反应溶液，然后循环水恒温装置5向水合反应釜2和外壳1之间注入恒温循环水，控制面板9控制循环水恒温装置5中的恒温循环水的温度达到目标值；
[0048]步骤三、关闭外接阀门12，打开进气/放气阀门3，控制面板控制关闭电磁阀11并打开高压气体增压栗31、静音空气压缩机32和高压气源装置33，使进气装置向水合反应釜2内通入0.5MPa混合气，然后关闭进气/放气阀门3、高压气体增压栗31和静音空气压缩机32，20s后排出混合气，反复通入排出混合气三次；
[0049]步骤四、打开进气/放气阀门3和高压气源装置33，控制面板9控制静音空气压缩机32和高压气体增压栗31启动，向水合反应釜2内通入目标压力值混合气后，控制面板9控制静音空气压缩机32和高压气体增压栗31停止向水合反应釜2内通入混合气，关闭进气/放气阀门3和高压气源装置33 ;由控制面板9控制高压气体增压栗31将管线残余气体排出，工控机通过数据采集装置8实时监测水合反应釜2内的压力和温度；
[0050]步骤五、当水合反应釜2内出现可视晶体后，控制面板9控制与取液口连通的电磁阀11，使设定体积的溶液从取液口取出移至离子色谱仪6，流量计10监测该过程液体的流量，离子色谱仪6分析测定水合反应釜2内的反应液体该时刻不同层位的离子浓度。
[0051]本实施方式中，取样层位、取样时间间隔和取样次数按照实验具体方案而定。
[0052]步骤六、实验结束后，首先由控制面板9打开高压气体增压栗31，再缓慢打开进气/放气阀门3排放水合反应釜2内残气，待水合反应釜2内水合物完全变为液体后，打开外接阀门12排放液体。
[0053]本实施方式中，步骤一至步骤三为进行实验前的前期准备工作，尤其是步骤三中的通入排出混合气三次，是为了进行气体置换，保证步骤四进行正式实验时，混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置内的气体没有杂质。
[0054]步骤四中的目标压力值混合气，指的是根据实验需求所需的混合气的设定值，如想要5MPa的混合气做实验，那么5MPa即为目标压力值。该方法实现了自动监测混合气与溶液反应过程中的溶液中不同时刻不同层位的溶液离子浓度，该方法简便有效，从而实现实时获取气体水合反应过程中各层面离子浓度分布情况的目的。
[0055]控制面板控制静音空气压缩机、高压气体增压栗、循环水恒温装置和电磁阀。高压气源装置是流动的，需要时连接到系统中。电磁阀由控制面板控制，则通过指令实现打开和关闭。离子色谱仪是测定装置，取样后将样品送至离子色谱仪中进行测定。压力监测装置和温度监测装置是由压力、温度传感器连接到数据采集上后，数据采集器连接到工控机中，由工控机中的采集软件实现温度、压力即时监测功能。
【主权项】
1.混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置，其特征在于，该装置包括:夕卜壳(1)、η个水合反应釜(2)、进气装置、压力监测装置(4)、恒温循环水装置(5)、离子色谱仪(6)和温度监测装置(7) ;η为大于等于1的整数； 水合反应釜(2)位于外壳(1)内，且所述水合反应釜(2)和外壳(1)之间充满恒温循环水，水合反应釜(2)用于放置反应溶液；所述恒温循环水连通恒温循环水装置(5)，恒温循环水装置(5)用于提供恒温循环水，控制水合反应釜(2)内的温度； 所述水合反应釜(2)的顶端连通进气装置、压力监测装置(4)和温度监测装置(7);进气装置用于向水合反应釜(2)内提供/排放混合气；压力监测装置(4)用于监测水合反应釜(2)内的混合气的压力；温度监测装置(7)用于监测水合反应釜(2)内的温度； 所述水合反应釜(2)的釜体从下至上开有m个取液口 ；离子色谱仪(6)用于分析测定从水合反应釜(2)的取液口取出的液体离子浓度；m多2。2.根据权利要求1所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置，其特征在于，它还包括进气驱动装置，进气驱动装置包括高压气体增压栗(31)、静音空气压缩机(32)和高压气源装置(33);高压气源装置(33)用于提供混合气；高压气体增压栗(31)和静音空气压缩机(32)用于将所述混合气压入所述进气装置。3.根据权利要求2所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置，其特征在于，所述高压气体增压栗(31)和水合反应釜(2)之间串联有进气/放气阀门(3)。4.根据权利要求1或3所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置，其特征在于，它还包括数据采集装置(8)、控制面板(9)和工控机；数据采集装置(8)用于采集所述压力监测装置(4)输出的压力并将压力发送至工控机，还用于采集所述温度监测装置(7)输出的温度并将温度发送至工控机，控制面板(9)用于控制高压气体增压栗(31)、静音空气压缩机(32)和电磁阀(11)工作，还用于控制恒温循环水装置(5)中的恒温循环水的温度。5.根据权利要求4所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置，其特征在于，所述取液口的出口处设置有流量计(10)和电磁阀(11);流量计(10)用于监测取液口流出的液体的流量；电磁阀(11)用于控制取液口开关；电磁阀(11)由控制面板(9)控制。6.根据权利要求1所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置，其特征在于，所述水合反应釜(2)的釜体上设置有视窗。7.根据权利要求1所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置，其特征在于，水合反应釜(2)为不锈钢反应釜。8.根据权利要求1所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置，其特征在于，所述水合反应釜(2)的釜体底部设置有放液口 ；所述放液口用于使水合反应釜内的液体从该口排出；所述放液口外接阀门(12)，阀门(12)用于开启和关闭放液口。9.基于权利要求8所述的混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置的离子浓度多层位监测方法，其特征在于，该方法包括下述步骤: 步骤一、安装混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置，并检查该装置的气密性；步骤二、向水合反应釜(2)内注入实验所需反应溶液，然后循环水恒温装置(5)向水合反应釜(2)和外壳(1)之间注入恒温循环水，控制面板(9)控制循环水恒温装置(5)中的恒温循环水的温度达到目标值； 步骤三、关闭外接阀门(12)，打开进气/放气阀门(3)，控制面板控制关闭电磁阀(11)并打开高压气体增压栗(31)、静音空气压缩机(32)和高压气源装置(33)，使进气装置向水合反应釜(2)内通入0.5MPa混合气，然后关闭进气/放气阀门(3)、高压气体增压栗(31)和静音空气压缩机(32), 20s后排出混合气，反复通入排出混合气三次； 步骤四、打开进气/放气阀门(3)和高压气源装置(33)，控制面板(9)控制静音空气压缩机(32)和高压气体增压栗(31)启动，向水合反应釜(2)内通入目标压力值混合气后，控制面板(9)控制静音空气压缩机(32)和高压气体增压栗(31)停止向水合反应釜(2)内通入混合气，关闭进气/放气阀门(3)和高压气源装置(33);由控制面板(9)控制高压气体增压栗(31)将管线残余气体排出，工控机通过数据采集装置(8)实时监测水合反应釜(2)内的压力和温度； 步骤五、当水合反应釜(2)内出现可视晶体后，控制面板(9)控制与取液口连通的电磁阀(11)，使设定体积的溶液从取液口取出移至离子色谱仪￠)，流量计(10)监测该过程液体的流量，离子色谱仪(6)分析测定水合反应釜(2)内的反应液体该时刻不同层位的离子浓度。
【专利摘要】混合气水合反应过程中的离子浓度多层位监测装置及监测方法，涉及天然气领域。本发明解决了目前混合气水合过程中溶液离子浓度无法实现多层位监测的问题。采用恒温循环水装置为水合反应釜提供反应所需的温度；高压气源装置将混合气压入水合反应釜内，待反应釜内的压力达到目标值后，混合气与反应溶液反应逐步生成混合气水合物，压力监测装置和温度监测装置对水合反应釜内的压力和温度进行实时监测。水合反应过程中，通过电磁阀驱动流量计从取液口取出定体积液体，移至离子色谱仪内，进行离子浓度分析。本发明适用于其他反应的离子浓度测定。
【IPC分类】G01N30/00
【公开号】CN105424819
【申请号】CN201610028033
【发明人】张保勇, 吴琼, 高霞, 刘传海, 吴强
【申请人】黑龙江科技大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2016年1月16日