制反应筒2和反应罐14内温度，所述抽真空系统15与反应筒2、搅拌罐11和反应罐14相连;其中，采用三通连接精密调压阀7、第一根反应筒2底部和搅拌罐11顶部，且管路上设置有多个阀门；
[0035](三)数据采集处理单元16:通过光纤成像系统、计量控制系统、气相色谱(GC-TCD/FID)与同位素比值质谱(IRMS)分析系统和温压实时监测系统与计算机微处理器连接进行同步监测。
[0036]所述生成-分解单元I中的高压反应釜整体为快开结构，带透明视窗，工作温度范围-50?50°C，最高耐压20MPa，有效容积1000mL。
[0037]所述反应筒2有效内径Φ 60*400111111，316不锈钢材料，最高耐压1MPa，包括固定底座、水浴夹套、2个温度传感器5和I个精密压力传感器4，可准确控制、测量釜内实验温度和压力，其顶端设有I个气体采样端口用于采集釜内气体，中部不同层位处设有4个取样口，供采集釜内沉积物和孔隙水取样，底端内置微孔烧结板，具有透气不透水的功能，方便水合物分解气向釜内供应气体，更真实地模拟海底气体向上运移的条件。
[0038]所述恒温水浴箱3温度范围-10°C?80°C，为反应筒2和反应罐14保证实验恒定温度，配外循环水栗，10米软管及6只球阀。
[0039]所述储液罐10配有长方形可视窗，容积IL，316不锈钢材料，最高耐压1MPa，可为氧化实验提供微量兀素、海水等实验液体试剂。
[0040]所述搅拌罐11底部设有磁力搅拌器12，容积IL，316不锈钢材料，最高耐压1MPa，配有长方形可视窗、I个温度传感器5和I个精密压力传感器4，可使水合物分解气体和微量元素、海水等实验液体混匀充分。
[0041 ]所述反应罐14底部设有磁力搅拌器12，容积0.6L，316不锈钢材料，最高耐压lOMPa，配有圆形可视窗(可满足光纤成像设备的使用)、水浴夹套、I个温度传感器5、1个精密压力传感器4、1个背压阀和气体、液体采集端口，可实现水合物分解释放气体在海水等液体介质中的厌氧/好氧氧化作用，以及气体样品、液体样品的在线采集。
[0042]所述气体质量流量计6量程范围0-30mL/min，最高耐压lOMPa，用于生成-分解单元I和氧化单元连接处，准确计量水合物分解释放出的气体流量。
[0043]所述精密调压阀7最大入口压力16MPa，出口压力范围O?1MPa，用于生成-分解单元I和氧化单元连接处，控制水合物分解气体的释放流量。
[0044]所述平流栗13最大流量10mL/min，用于向反应罐14内连续恒速、常压或高压输送小量定量液体。
[0045]所述抽真空装置为整个实验系统抽真空处理，以排空系统中的空气。
[0046]—种采用所述装置的天然气水合物释放气体的连续高压氧化实验方法，其包括下述实施步骤:
[0047](I)根据海底沉积物层、海水层和沉积物-海水复合层三种不同的氧化实验模式，调节阀门选择连接方式:当为海底沉积物层氧化实验模式时，调节阀门使气体仅流向固体系统，且多根反应筒2采用串联或并联连接，即开启阀门18-1、阀门ΙΠ8-3和阀门砸8-8，关闭阀门Π 8-2、阀门V 8-5、阀门1X8-9和阀门X 8-10，并通过调节阀门IV8-4、阀门VI8-6和阀门W8-7控制多根反应筒2的串并联；当为海水层氧化实验模式时，调节阀门使气体仅流向液体系统中的搅拌罐11，即开启阀门Π 8-2、阀门V 8-5、阀门VI8-6和阀门1X8-9，关闭阀门18-
1、阀门IV8-4、阀门W8-7、阀门VI8-8和阀门X 8_10;当为沉积物-海水复合层氧化实验模式时，调节阀门使气体依次流经搅拌罐11、平流栗13、多根反应筒2和反应罐14，即开启阀门Π8-2、阀门ΙΠ 8-3、阀门IV8-4、阀门V 8-5、阀门VH8-7、阀门ΥΠΙ8-8和阀门X 8_10，关闭阀门18-
1、阀门VI8-6和阀门1X8-9;
[0048](2)先检查所有管线、电路连接是否正常，再开启数据采集处理单元16进入实验软件；
[0049](3)将储液罐10中注入微生物培养液并与惰性气体钢瓶9相连接，然后向反应筒2中注入实验沉积物和/或向反应罐14中注入海水；
[0050](4)利用抽真空系统15对整个实验容器及管路抽真空，以排净系统内部(包括沉积物、海水中)存留的空气；
[0051 ] (5)调节恒温水浴箱3的温度至实验设计温度，以满足水合物分解释放气体的氧化温度；
[0052](6)在生成-分解单元I内，按照实验需要合成天然气水合物，待水合物生成并平衡一定时间后，迅速降低温度，并抽真空除去釜内游离气体，然后采用控温或控压的方法使合成好的水合物样品按照一定的速率进行分解；
[0053](7)将分解气体通过气体质量流量计6和精密调压阀7控制，按照一定的流速输入气体连续高压氧化单元，定期采集样品进行检测，做气体成分、同位素组成、离子含量、微生物等指标的相应检测后，综合研究水合物分解释放气体在沉积物和/或海水层中的氧化规律及微生物种群特性等。
[0054]当进行好氧氧化作用时，所需气体为氧气和/或氮气；当进行厌氧氧化作用时，所需气体为氮气和/或二氧化碳。
【主权项】
1.一种天然气水合物释放气体的连续高压氧化实验装置，其特征在于，主要包括生成-分解单元(I )、气体连续高压氧化单元和数据采集处理单元(16)，且生成-分解单元(I)与气体连续高压氧化单元之间通过气体质量流量计(6)和精密调压阀(7)连接;其中， (一)生成-分解单元(I):包括置于低温恒温箱内的高压反应釜，釜体外部配有水浴夹套，釜体底部设有磁力搅拌器(12); (二)气体连续高压氧化单元:包括固体系统、液体系统、恒温水浴箱(3)和抽真空系统(15)，所述固体系统包括多根反应筒(2)，前一根反应筒(2)顶部与后一根反应筒(2)的底部连接，所述液体系统包括依次连接的储液罐(10)、搅拌罐(11)、平流栗(13)和反应罐(14)，所述恒温水浴箱(3)用于控制反应筒(2)和反应罐(14)内温度，所述抽真空系统(15)与反应筒(2)、搅拌罐(11)和反应罐(14)相连;其中，采用三通连接精密调压阀(7)、第一根反应筒(2)底部和搅拌罐(11)顶部，且管路上设置有多个阀门； (三)数据采集处理单元(16):通过光纤成像系统、计量控制系统、气相色谱与同位素比值质谱分析系统和温压实时监测系统与计算机微处理器连接进行同步监测。2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物释放气体的连续高压氧化实验装置，其特征在于，所述生成-分解单元(I)中的高压反应釜整体为快开结构，工作温度范围-50?50°C，最高耐压20MPa。3.根据权利要求1所述的一种天然气水合物释放气体的连续高压氧化实验装置，其特征在于，所述反应筒(2)包括固定底座、水浴夹套、2个温度传感器(5)和I个精密压力传感器(4)，其顶端设有I个气体采样端口，中部不同层位处设有4个取样口，底端内置微孔烧结板。4.根据权利要求1所述的一种天然气水合物释放气体的连续高压氧化实验装置，其特征在于，所述储液罐(1)配有可视窗。5.根据权利要求1所述的一种天然气水合物释放气体的连续高压氧化实验装置，其特征在于，所述搅拌罐(11)底部设有磁力搅拌器(I 2 )，配有可视窗、I个温度传感器(5)和I个精密压力传感器(4)。6.根据权利要求1所述的一种天然气水合物释放气体的连续高压氧化实验装置，其特征在于，所述反应罐(14)底部具有磁力搅拌器(12)，配有可视窗、水浴夹套、I个温度传感器(5)、1个精密压力传感器(4)、1个背压阀和气体、液体采集端口。
【专利摘要】本实用新型属于石油天然气、生态环境技术领域，具体涉及一种用于模拟海底环境中天然气水合物释放气体的连续高压氧化实验装置。所述装置主要包括生成-分解单元、气体连续高压氧化单元和数据采集处理单元，且生成-分解单元与气体连续高压氧化单元之间通过气体质量流量计和精密调压阀连接；其中，气体连续高压氧化单元包括固体系统、液体系统、恒温水浴箱和抽真空系统，所述固体系统包括多根反应筒，前一根反应筒顶部与后一根反应筒的底部连接，所述液体系统包括依次连接的储液罐、搅拌罐、平流泵和反应罐。上述实验装置和方法可实现不同实验条件下天然气水合物分解释放气体在海底沉积物或海水中的厌氧/好氧氧化作用。
【IPC分类】G01N30/88
【公开号】CN205317735
【申请号】CN201620075817
【发明人】贺行良, 刘昌岭, 陈强, 孟庆国
【申请人】青岛海洋地质研究所
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月26日