专利名称：并联式反应釜及基于反应釜的水合物诱导时间测试装置的制作方法
技术领域：
本发明属于水合物应用技术领域，涉及到一种水合物形成过程诱导时间测试装置及并联式反应爸。
背景技术：
天然气水合物被认为是一种清洁、高效的潜在能源，蕴藏量十分丰富。我国相继在海底沉积层和永久冻土区域发现天然气水合物，专家预测我国天然气水合物储量巨大。天然气水合物储层的精确评估对其开采至关重要。钻孔取心法是有效的评估方法之一。在钻孔取心过程中，由于温度、压力的变化会伴有天然气水合物的形成和分解，这对评估的精确性有很大的影响。天然气水合物诱导时间的精确测量对分析天然气水合物形成过程、提高储层评估的精确性具有重要意义。水合物法天然气储运(NGH)是有效的远程运输方案，具有经济、节能、环保的优点。研究不同因素对天然气水合物生成过程诱导时间的影响是解决天然气水合物快速、大量生成，进而实现NGH的关键。随着温室效应的日益严重，二氧化碳捕集与封存技术(CCS)受到了广泛的关注。二氧化碳(CO2)高效捕集是实现CO2封存的关键环节。水合物法CO2捕集技术适用于化石燃料电站烟气(C02/N2)和可燃气(C02/H2)中CO2的捕集，它被美国能源部(DOE)认为是最具潜力的长期CO2捕集技术。精确测试不同工况下CO2水合物诱导时间对CO2的高效、快速捕集至关重要。同时研究不同工况下CO2水合物形成过程的诱导时间对于分析现场封存条件下CO2水合物的形成和运移规律具有重要意义。目前科研人员在水合物诱导时间测试技术领域取得了一定成果，但是现有水合物诱导时间测试装置在实施过程中仍存在如下问题控制变量法，实验重复性差，不能排除多次实验温度、压力变化带来的影响；由于环境变化(温度、压力)，多次定工况实验取平均值误差较大；水合物生成慢，实验周期长；装置拆卸困难等。
发明内容
本发明提供了一种并联式反应釜及基于该并联式反应釜的测水合物形成过程诱导时间测试装置。为水合物形成过程诱导时间测试提供了一个可靠、高效的测试系统，解决了水合物诱导时间测试过程中各种影响因素的干扰问题，以及；利用其对水合物诱导时间的影响因素及影响机理进行分析，为各种水合物利用技术奠定理论依据。本发明的技术方案是 一种并联式反应釜，该并联式反应釜采用环形耐高压不锈钢结构，在并联式反应釜环形结构上共分布有8个相互独立的耐高压不锈钢的子反应釜，可以自由拆卸；每个子反应釜均包含上、下法兰盘堵头，其中上法兰盘中心处设有一个连接口用于注入气体、液体以及抽真空，下法兰盘中心处处设有一个接口用于连接热电偶。反应釜内可以根据不同需求，添加多孔介质，催化剂等水合物生成诱导因素影响因子。
上述的并联式反应釜的水合物形成过程诱导时间测试装置，其包括前述的一个并联式反应釜、供气增压系统、计算机数据采集系统、液体输送系统、温度控制系统、温度传感器、压力传感器，真空泵和安全阀。其中供气增压系统将实验气体经上法兰盘水/气注入口反应釜，计算机数据采集系统能够实时采集并处理数据，其包含一个与热电偶、压力变送器，并把采集的数据传给工控机处理。其中，温度控制系统是一个将反应釜包含在内的恒温槽，通过控制恒温槽内乙二醇的温度来控制反应釜的温度。供气增压系统包含一个真空泵和一个气体增压泵，真空泵与安全阀并联后与并联式反应釜管路连接，气体增压泵经流量计与并联式反应釜的进气接口连接。其中，真空泵可在实验前， 将并联反应釜内杂质抽出，排除不必要的影响；减压阀与气体增压泵可以将实验气体压力控制在所需范围内。实验气体经供气增压系统加压后，进入反应爸。安全阀与并联式反应釜管路相连，用以将实验装置内的压力维持在系统设计压力以下，保证了实验安全。本发明的效果和益处是一种水合物形成过程诱导时间测试系统及并联式反应釜可以实现一次性测试不同因素的影响机理，减少了实验次数，提高了实验效率。也可以对某一影响因素定工况时测量多次，减少实验误差，效地避免了重复试验引起的工况误差。解决了由于水合物生成过慢，试验周期过长的问题。同时结合交叉实验可以准确、高效地测试不同影响因素对水合物生成过程诱导时间的影响程度。
图I是一种水合物形成过程诱导时间测试装置结构框图。图2是一种水合物形成过程诱导时间测试装置结构示意图。图3是并联式反应釜的结构示意图。图4-1是并联式反应釜的主视图。图4_2是并联式反应爸的俯视图。图中1并联式反应釜；2C02/H2气瓶；3a气体增压泵；3b液体增压泵；4气体流量计；5a第一可控阀门；5b第二可控阀门；5c第三可控阀门；5d第四可控阀门；5e第五可控阀门；6真空泵；7安全阀；8减压阀；9压力变送器；10热电偶；11工控机；12实验管路；13三通阀；14阀门；15反应釜；16螺钉；17热电偶；18上法兰盘；19下法兰盘；20并联式反应釜总热电偶信号输出线；21单个反应釜；22三通阀；23并联式反应釜水/气注入总阀；24并联式反应釜水/气注入口。
具体实施例方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式
。图I所示为并联式反应釜工作原理框图，其工作过程为实验测试气体经气体增压泵增压后输入并联式反应釜中；并联式反应釜内根据测试的诱导因素的种类，按正交实验原理，设计并控制各个子反应釜内测试工况；整个系统放在恒温槽内进行试验，精确控制温度促使水合物形成和分解；反应釜内压力、温度由压力变送器、热电偶进行测量，温度、压力信号均由计算机数据采集系统采集和实时分析，进而计算水合物的生成时间。图2所示为水合物形成过程诱导时间测试装置的系统图，下面按图中所示系统加以说明(I)温控系统工作过程为实验开始前将整个系统放置在恒温槽中一段时间，直至热电偶测试的温度信号达到实验要求。(2)气液注入过程打开阀门5c、5d将水注入并联式反应釜，注满后，关闭阀门5c，待热电偶只是温度为试验温度后，打开减压阀8，阀门5a、5b将C02/H2气注入，直至压力变送器显示数值达到要求。(3)计算机数据采集系统工作过程为热电偶10、压力变送器9、流量计4采集得到个个反应釜的温度、压力、混合气体流量等模拟信号，这些信号被传输电脑进行计算。(4)诱导时间测试过程为通过分析电脑计算的压力温度变化情况，确定水合物生成时间(诱导时间)并记录。图3为子反应釜21的剖视图，通过阀门14实现每一个子反应釜的独立性，每一个子反应釜都通过其配套的三通阀13连入并联式反应釜，热电偶17用于测试每一个子反应 釜的温度。图4-1、图4-2所示为反应釜结构图。23为并联式反应釜水/气注入总阀；24为并联式反应釜水/气注入口 ；每个子反应釜相互独立，由一个三通阀连接进入并联式反应釜。
权利要求
1.一种并联式反应釜，其特征在于并联式反应釜(I)采用环形耐高压不锈钢结构，并联式反应釜(I)环形结构上共分布有8个相互独立的子反应釜；每个子反应釜包含上、下法兰盘堵头，其中上法兰盘(18)中心处设有水/气注入口，下法兰盘(19)中心处设有一个接口用于连接热电偶(17)。
2.一种基于权利要求I所述并联式反应釜的水合物形成过程诱导时间测试装置，其特征在于包括一个并联式反应釜、供气增压系统、计算机数据采集系统、液体输送系统、温度控制系统、温度传感器(9)、压力传感器(10)，真空泵(6)和安全阀(7)； 所述供气增压系统将实验气体经上法兰盘(18)水/气注入口反应釜； 所述计算机数据采集系统能够实时采集并处理数据，其包含一个与热电偶(10)、压力变送器(9)，并把采集的数据传给工控机(11)处理。
3.根据权利要求2所述的一种水合物形成过程诱导时间测试装置及并联式反应釜，其特征在于所述温度控制系统是一个将并联式反应釜包含在内恒温槽。
4.根据权利要求2所述的一种水合物形成过程诱导时间测试装置及并联式反应釜，其特征在于所述供气增压系统包含一个真空泵(6)和一个气体增压泵(3a)，真空泵(6)与安全阀(7)并联后与并联式反应釜(I)管路相连；气体增压泵(3a)经流量计(4)与并联式反应釜(I)的进气接口(24)连接。
全文摘要
一种并联式反应釜及基于反应釜的水合物诱导时间测试装置，本发明属于水合物应用技术领域。并联式反应釜采用环形排列，有8个等距离的耐高压不锈钢反应釜，每个反应釜有上、下法兰盘堵头，上法兰盘中心处有接口用于连接温度感应系统(热电偶)，下法兰盘有连接口用于注入气体、液体以及抽真空，反应釜内可添加不同水合物生成诱导因素影响因子。测试装置由并联式反应釜、温度控制系统、供气增压系统、供液系统、计算机数据采集系统、真空泵和安全阀组成；本发明能够测量水合物生成过程诱导时间的影响因素，找出各诱导因素对水合物生成的影响情况。解决了由于水合物生成过慢，试验周期过长的问题。同时结合交叉实验可以准确、高效地测试不同影响因素对水合物生成过程诱导时间的影响程度。
文档编号B01J3/04GK102614814SQ20121006860
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者刘卫国, 刘瑜, 宋永臣, 杨明军, 沈子鉴, 赵佳飞, 赵越超 申请人:大连理工大学