氣體水合物生成取樣分析方法及裝置的制作方法

專利名稱：氣體水合物生成取樣分析方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明是涉及一種氣體水合物生成、取樣分析方法及裝置，尤其是一種應 用于多組分混合氣體水合物生成中組分測定的分析方法及裝置。
背景技術：
氣體水合物又稱籠形水合物，由許多低分子量的氣體分子，如烴類、二氧 化碳等，被水分子所包圍，在高壓冰點溫度附近形成冰狀晶體結構。目前發現
的水合物主要分為三種結構體心立方結構的si水合物，面心立方結構的sn
水合物，六方結構的SH水合物。
氣體分子形成水合物的種類與分子范德華半徑有關，水合物可以容納的分
子大小為SI小于0.52 nm， SII為0.52 0.69 nm， SH為0.75 0.9 nm。隨著科
學的不斷發展，實驗研究手段和水平的提高，更多的氣體分子能填充各個胞腔 形成穩定的水合物。較小直徑的氣體分子如氫氣和氦氣都能形成穩定的水合物。 小氣體分子也能多占據大胞腔形成穩定的結構，如氮氣可以雙占據SII水合物的 大胞腔形成穩定結構，SH水合物也可由小氣體分子多占據的大胞腔形成。不同 的氣體分子按不同比率占據胞腔可形成混合形氣體水合物。
混合氣體水合物中不同的氣體組分生成水臺物的壓力不同， 一般大于同溫 下氣體組分飽和蒸氣壓的差。因此通過形成水合物易造成某些氣體組分(生成 水合物壓力相差較大)的分離，可以用于水溶液的提濃和分離，以及分離氣體 混合物，如分離二氧化碳與甲烷。國外在水合物分離技術方面雖有一些研究， 但還未完善，國內在這方面的研究則處于起步階段。美國專利US5660603公開了 一種基于各種組分生成水合物的不同特性，從天然氣中分離特定的烴的方法。 前蘇聯專利SU1648527公開了一種利用水合物法分離氣體的方法，該方法使氣體 混合物通過含水合物促進劑的水溶液， 一些輕質氣體與水形成固態水合物，從 而達到分離氣體的目的。美國專利US20050120878A1公開了一種利用水合物技 術分離甲烷氣體中的C02的工藝。
目前，混合氣體水合物分離法中氣體分離效率是檢測分離效果的依據，因 此氣體組分取樣和分析較為重要。但是，因為取樣量必須少才能保證取樣時候其他相態不發生變化，對水合物實驗中氣體組分的取樣和分析較為困難。同時 為分析液體或水合物相中氣體組分含量，取樣分析也較為困難。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術存在的問題，提供一種氣體水合物生成取 樣分析裝置及所述裝置的氣體水合物生成、取樣分析方法，應用于多組分混合 氣體水合物的生成研究，以及混合氣體水合物各相態中各組分測定研究。
為實現以上目的，本發明采取了以下的技術方案 一種氣體水合物生成、 取樣分析裝置，包括供液模塊、供氣模塊、氣體水合物生成模塊、取樣模塊、 控溫模塊和數據采集處理模塊、氣相色譜儀；供氣模塊與氣體水合物生成模塊 連通，用于向氣體水合物生成模塊提供反應氣體；供液模塊一端與氣體水合物 生成模塊連通，另一端與數據采集處理模塊電連接，其用于向氣體水合物生成 模塊提供反應液體；氣體水合物生成模塊與數據采集處理模塊連接，用于將其 內的反應氣體和反應液體混合，并生成氣體水合物；取樣模塊一端與氣體水合 物生成模塊連通，與另一端通過氣密注射器抽取氣體樣品，傳送到氣相色譜儀 分析，該氣相色譜儀與所述數據采集處理模塊電連接；控溫模塊，其用于控制 氣體水合物生成模塊內的溫度變化；數據采集處理模塊，其用于采集、保存和 分析所述氣體水合物生成模塊、供液模塊內的反應和變化的數據及保存氣相色 譜儀中氣體組分的分析數據。
該裝置可以進行不同組分氣體與純水或化學試劑溶液形成水合物的相平衡 實驗，同時可以進行不同組分氣體水合物生成過程中各個組分分析實驗。
所述供氣模塊包括設置在供氣管道上并依次連接的氣瓶、減壓器、放空閥、 單向閥，該供氣管道與所述氣體水合物生成模塊連通。
所述供液模塊包括有與所述采集控制板卡電連接的電子天平、設置在電子 天平上的容器、與容器通過輸液管道連接的平流泵、中間容器，該輸液管道與 所述氣體水合物生成模塊連通。電子天平精度為0.01g可以準確測量容器中液體 的質量，液體通過平流泵從反應釜進液口注入到反應釜，當液體為化學試劑溶 液時，為避免化學藥劑對平流泵的腐蝕損壞，采用中間容器來注入化學試劑溶 液。所述氣體水合物生成模塊包括高壓不銹鋼反應釜，該高壓不銹鋼反應釜頂 部為圓形法蘭可方便拆卸清洗反應釜該反應釜內放置有電磁棒，在反應釜底部 的外側設有磁力攪拌器，所述反應釜上還設置有與所述采集控制板卡電連接的 溫度傳感器和壓力傳感器，該反應釜與所述輸液管道和供氣管道連通。通過反 應釜進氣口和進液口分別向反應釜內注入穩定的氣源和液體；反應釜內電磁棒 通過反應釜外的磁力攪拌器的磁極變化來轉動攪拌反應釜內液體，使得氣液充
分混合，加快水合物生成速度，磁力攪拌器的最大攪拌量2000ml，攪拌速度為 100 2000轉/分，調節攪拌速度可以研究轉速對水合物生成速率的影響；計算機
數據采集系統將壓力傳感器、溫度傳感器和電子天平傳輸口通過信號線連接采
集控制板卡和控制電路，然后通過數據線與計算機連接；反應釜內壓力和溫度、 液體質量以及氣相色譜中氣體組分的分析數據即時被采集保存。
所述取樣模塊包括依次連接的放空閥/抽真空閥、取樣器、氣密注射器，該 放空閥/抽真空閥與所述反應釜連通。放空閥/抽真空閥與反應釜取樣口相通，取 樣前與真空泵連接對取樣模塊抽真空，取樣后通過放空閥/抽真空閥放空管線內 氣體，將取樣器卸下，氣密注射器從取樣器的取樣口抽取氣體樣品，注入氣相 色譜中分析組分。
所述取樣器包括依次連接的活動接頭、兩個精密閥門、連接在該精密閥門 之間的取樣管、以及設置在后一精密閥門上的取樣口。活動接頭通過管線與反 應釜連接，便于取樣器與反應釜連接取樣，取樣器取完樣品后脫離反應釜，便 于氣密注射器從取樣口取樣操作，取樣器的取樣口由不銹鋼外套和橡皮塞組成。
所述控溫模塊包括水箱及與該水箱連接的外置恒溫水浴，所述反應釜設置
于該恒溫水箱中。外置恒溫水浴可控溫度范圍為-io 9(rc，精度為士o.rc，通過
泵將恒溫水注入水箱，從水箱頂部自流返回，恒溫水循環流動，為實驗提供恒 定環境溫度場，反應釜安裝在水箱中，通過外置循環的恒溫水浴控制反應釜內 溫度。
所述數據采集處理模塊包括有相互電連接的采集控制板卡和計算機數據處 理系統，所述采集控制板卡用于采集數據并傳送給計算機數據處理系統分析處 理。計算機數據處理系統主要由色譜工作站、VB6編寫的數據處理軟件構成， 將各個采集信號進行處理，得到時間一溫度、時間一壓力、時間一質量和出峰 時間一峰高等曲線用于實驗分析。本發明氣體水合物生成、取樣分析方法包括如下步驟
(1) 供液由供液模塊向氣體水合物生成模塊提供反應液體；
(2) 供氣由供氣模塊向氣體水合物生成模塊提供反應氣體；
(3) 溫度控制由控溫模塊控制氣體水合物生成模塊內的溫度變化；
(4) 水合物生成氣體水合物生成模塊內的反應氣體和反應液體混合發生 反應，并生成氣體水合物；
(5) 取樣由取樣模塊抽取氣體水合物生成模塊內的氣體樣品，并傳送給 所氣相色譜儀進行組分分析；
(6) 數據采集和處理；由數據釆集處理模塊采集、保存和分析氣體水合物 生成模塊、供液模塊中的壓力、溫度、質量和時間之間的數據信息,及 保存氣相色譜儀中對氣體組分的分析數據。
所述取樣步驟包括有
(1) 由取樣器對取樣模塊抽取真空，同時打開氣體取樣口、液體取樣口、 水合物取樣口，由精密閥門控制少量高壓氣體和液體進入取樣管；
(2) 加熱取樣管，使得液體中的氣體溢出；
(3) 通過氣密注射器從取樣口取樣，并傳送到氣相色譜分析組分。 由于抽取真空后，樣品體積變大，壓力降低，液體中熔解的混合氣體將溢
出，通過加熱取樣管，更能快速的使液體中的氣體溢出。
所述取樣步驟包括在混合氣體水合物相平衡點、水合物生成過程、水合物 法分離氣體中分別取得氣相、液相、水合物相中氣體組分，在氣相色譜中進行 組分分析的步驟。
多組分混合氣體水合物生成過程取樣實驗分別在氣體溶解，水合物生成過 程，水合物完全生成3個階段取樣分析；氣體溶解過程抽取氣相和液相樣品分 析；水合物生成過程抽取氣相、液相、水合物相樣品分析；水合物完全生成過 程取氣相分析后放空反應釜，快速抽真空，升溫分解完全水合物成液體，取氣 相分析作為水合物相氣體組分。
所述混合氣體水合物相平衡點取樣分析步驟包括有
(1) 采用觀察法和溫度搜索法結合在取樣模塊中達到混合氣體相平衡點；
(2) 分別對取樣模塊抽真空；
(3) 打幵反應釜氣、液取樣口和取樣器，控制少量高壓氣體、液體進入取
8樣管，其中液相樣品進入取樣管后，體積變大，壓力降低，液體中熔解的混合 氣體將溢出，或通過加熱取樣管，使得氣體溢出，取得樣品；
(4) 通過氣密注射器從取樣器的取樣口取得樣品，注入氣相色譜儀中分析
組分；
(5) 計算機數據處理系統對氣相色譜儀中的數據進行分析處理。
所述混合氣體水合物的生成取樣分析實驗基本步驟如下
(1) 在氣體水合物生成取樣分析裝置中生成大量混合氣體水合物；
(2) 在混合氣體水合物生成過程中，在氣體溶解過程時，分別抽取少量氣相 和液相樣品到氣相色譜中分析組分；
(3) 在出現少量水合物時，水合物生成時，抽取少量氣相、液相、水合物相
樣品到氣相色譜中分析組分，其中如果混合氣體水合物密度大于水，液相樣品
從反應釜中部抽取，水合物相樣品從反應釜底部抽取，反之亦然；
(4) 在混合氣體水合物生成完全后，抽取氣相樣品到氣相色譜中分析組分， 然后放空反應釜，再快速抽真空，然后升溫分解水合物，水合物完全分解為液 體，抽取氣相樣品到氣相色譜中分析組分。
所述水合物法氣體分離實驗基本步驟如下
(1) 向體積為V反應釜中注入體積V,的反應液體，可以得到氣相體積 Vgas二V—V。反應釜抽真空，控制水浴溫度達到實驗設定溫度T;
(2) 反應釜內注入^j的分離氣體(A， B)，控制反應釜內壓力高于r下 的相平衡壓力iV由公式^-Z"i r (l)可得到注入分離氣體 mo1，分離氣體
在反應釜內與液體發生反應生成氣體水合物；
(3) 氣體水合物生成完全后，壓力穩定到尸;，由公式l計算得到生成后氣相 為 mo1，則進入水合物相的氣體量為"2="0- ，抽取氣相樣品到氣相色譜中分 析組分AgOT，然后放空反應釜，再快速抽真空，然后升溫分解水合物，水合物 完全分解為液體，抽取此時氣相樣品到氣相色譜中分析組分^,//;
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(4) 由分離系數 /《 (2)和回收率 ^ x""° (3)研 究水合物法分離氣體的分離效果。本發明與現有技術相比，具有如下優點
(1) 通過本裝置可對多組分混合氣體水合物的生成研究；
(2) 通過本裝置可對水合物法氣體分離實驗研究；
(3) 通過本方法和裝置可對混合氣體水合物各相態中各組分測定研究。
(4) 使用外置恒溫水浴系統可減少水箱大小和循環水量，降低成本。
(5) 混合氣體相平衡實驗溫度搜索法與壓力搜索法相比，不改變混合氣體組 分，搜索周期短。
(6) 在各相態中各組分取樣過程中不影響其他條件，不改變其他相態組分分 布。


圖l是本發明原理框圖2是本發明實驗系統結構示意圖3是本發明實施例取樣器結構示意圖4是本發明實施例取樣器俯視和側視結構示意附圖標記說明1、高壓不銹鋼反應釜，2、氣瓶，3、減壓器，4、放空閥， 5、單向閥，6、電子天平，7、容浴，8、平流泵，9、中間容器，10、電磁棒， 11、磁力攪拌器，12、壓力傳感器，13、溫度傳感器，14、放空閥/抽真空閥， 15、取樣器，16、氣密注射器，17、氣相色譜儀，18、水箱，19、外置恒溫水 浴，20、采集控制板卡，21、計算機數據處理系統，22、活動接頭，23、精密 閥門，24、取樣管，25、取樣口， 26、不銹鋼外套，27、橡皮塞，28、供氣管 道，29、輸液管道。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的內容做進一步詳細說明。 請參閱圖1所示， 一種氣體水合物生成、取樣分析裝置，包括供液模塊、 供氣模塊、氣體水合物生成模塊、取樣模塊、控溫模塊和數據采集處理模塊、 氣相色譜儀；供氣模塊，其用于向氣體水合物生成模塊提供反應氣體；供液模 塊，其用于向氣體水合物生成模塊提供反應液體；氣體水合物生成模塊，用于
將其內的反應氣體和反應液體混合，并生成氣體水合物；取樣模塊，其用于抽取所述氣體水合物生成模塊內的氣體樣品，并傳送給所述氣相色譜儀分析，該氣 相色譜儀與所述數據采集處理模塊電連接；控溫模塊，其用于控制氣體水合物 生成模塊內的溫度變化；數據采集處理模塊，其用于采集、保存和分析所述氣 體水合物生成模塊、供液模塊的數據。
請參閱圖2所示，反應釜1為氣體水合物生成模塊主要部分，釜體上有液 體進口、氣體進口、氣相取樣口、液相取樣口、水合物相取樣口、上/下溫度探 頭口、壓力傳感器接口等，其中氣相取樣口位于反應釜1釜體頂部，液相取樣 口和水合物相取樣口分別位于反應釜1釜體中部和下部，可以根據水合物比水 密度大小調換液相取樣口和水合物相取樣口位置。液體進口、氣體進口分別與 供液模塊、供氣模塊連接，氣相取樣口、液相取樣口、水合物相取樣口、分別
與取樣模塊連接，上/下溫度傳感器13接口、壓力傳感器12接口分別與數據采 集模塊連接。反應釜1放置于控溫模塊的水箱18內，外置恒溫水浴19與水箱 18連接，恒溫水循環流動，控制反應釜l內為實驗溫度。電磁棒10置于反應釜 1底部，通過置于水箱18底部的磁力攪拌器11的磁極變化來轉動，攪拌反應釜 1內液體。
供氣模塊包括設置在供氣管道28上并依次連接的氣瓶2、減壓器3、放空 閥4、單向閥5，該供氣管道28與氣體水合物生成模塊連通。氣瓶2內存儲按 實驗所需比例配置的混合氣體，減壓器3降低氣體出口壓力達到實驗需求，放 空閥4用于放空管線內氣體，便于氣瓶2的更換，單向閥4防止氣體回流。
數據采集處理模塊包括有相互電連接的采集控制板卡20和計算機數據處 理統21，采集控制板卡14用于采集數據并傳送給計算機數據處理系統13分析 處理。
供液模塊包括有與采集控制板卡20電連接的電子天平6、設置在電子天平 6上的容器7、與容器7通過輸液管道29連接的平流泵8、中間容器9，該輸液 管道29與氣體水合物生成模塊連通。容器7注入去離子水，電子天平6稱取去 離子水質量，通過信號線傳輸給數據釆集模塊，平流泵8與反應釜液體進口相 連，抽取容器7中去離子水直接注入反應釜1，反應液體為化學試劑溶液時，中 間容器9底部與平流泵8相連，頂部與反應釜液體進口相連，平流泵8抽取容 器7中去離子水注入中間容器9底部，推動中間容器9內活塞向上，使得活塞上部化學試劑溶液注入反應釜1 。
數據采集處理模塊由壓力傳感器12、溫度傳感器13、電子天平6數據傳輸口 通過信號線與采集控制板卡20和控制電路連接，采集控制板卡20通過數據線與 計算機數據處理系統21連接。反應釜l內壓力、溫度和反應液體質量數據采集后 通過計算機數據處理系統21處理。氣相色譜17通過數據線與計算機數據處理系 統21連接，通過色譜工作站處理數據。
控溫模塊包括水箱18及與該水箱18連接的外置恒溫水浴19，反應釜l設置于 該恒溫水箱12中。
取樣模塊包括依次連接的放空閥/抽真空閥14、取樣器15、氣密注射器16， 該放空閥/抽真空閥14與反應釜l連通。
請參閱圖3所示，取樣器15由活動接頭22、兩個精密閥門23、連接在該精密 閥門23之間的取樣管24、以及設置在其一精密閥門23上的取樣口25，活動接頭 22與反應釜1取樣口相連，取完樣品后可以脫離反應釜l，取出便于氣密注射器 16抽取氣體樣品；精密閥門23能精確控制樣品進入量，抽取少量樣品使得反應 釜l內壓力降低少于50kpa，不影響各個相態和氣體在各相態中比例；取樣管24 容積10ml，樣品從高壓反應釜l通過精密閥門23控制取樣量大約2 3ml進入取樣 管，由于容積變大樣品壓力降低，便于氣密注射器16在大氣壓下抽取樣品。
請參閱圖4所示，取樣口25由不銹鋼外套26和橡皮塞27組成，不銹鋼外套26 與精密閥門23連接，取完樣品后打開精密閥門23，氣密注射器16的不銹鋼針頭 從橡皮塞27扎入，取樣管24內有一定壓力的樣品氣體從不銹鋼針頭進入氣密注 射器16，推動注射器活塞，取得所需氣體后關閉氣密注射器16上氣密閥，取出 氣密注射器16拿到氣相色譜17分析。
實施例一.-
混合氣體水合物相平衡點取樣分析實驗 本實驗采用觀察法和溫度搜索法，主要實驗步驟如下
1) 純水實驗時平流泵8抽取容器7內去離子水注入反應釜1，化學試劑溶液實驗 時平流泵8抽取容器7中去離子水注入中間容器9底部，推動中間容器9內活塞 向上，使得活塞上部化學試劑溶液注入反應釜l;
2) 調節外置恒溫水浴19溫度到實驗溫度，打開外置恒溫水浴19內循環系統使得
12恒溫水在恒溫水浴19和水箱20內循環流動；
3) 反應釜1置于水箱20內，當反應釜l溫度達到實驗溫度并穩定后，打開氣體取 樣口和放空閥/抽真空閥14，連接真空泵對反應釜l內抽取真空，然后打開氣 瓶2、減壓器3和單向閥向反應釜注入混合氣體，穩定后打開磁力攪拌器ll帶 動電磁棒10轉動，開始攪拌液體，加快氣/液混合速率；
4) 通過降低溫度，使一定量的水合物在反應釜l中生成，保持壓力不變，升高
溫度，使水合物分解，當反應釜l中僅有極少量的水合物晶體存在時，保持
反應釜l內溫度和壓力不變，如果少量水合物能放置3-4h仍存在，保持壓力 不變，升高0.1K溫度，如果反應釜中的水合物完全溶解，則此時反應釜l內 壓力、溫度可看成該體系的相平衡數據；
5) 打開放空閥/抽真空閥14對取樣器抽取真空，然后同時打開氣體取樣口、液 體或水合物取樣口，精密閥門23控制少量高壓氣體和液體進入取樣管24;
6) 氣相樣品直接通過氣密注射器16從取樣口25取出，注入氣相色譜17分析組 分，少量液相樣品進入取樣管后，體積變大，壓力降低，液體中熔解的混合 氣體將溢出，或通過加熱取樣管，使得液體中氣體溢出，然后通過氣密注射 器16從取樣口25取出，注入氣相色譜17分析組分。
實施例二
混合氣體水合物的生成取樣分析實驗
本實驗主要是多組分混合氣體水合物的生成過程中混合氣體組分變化，主 要實驗步驟如下
(1) 向反應釜l中注入反應液體，抽真空，控制水浴溫度達到實驗設定溫度，注 入多組分混合氣體，使反應釜l內壓力高于該溫度下混合氣體水合物生成相 平衡壓力，混合氣體在反應釜l內與液體發生反應生成大量混合氣體水合 物；
(2) 在混合氣體水合物生成過程中，在氣體溶解過程時，既是剛開始壓力快速時
分別抽取少量氣相和液相樣品到氣相色譜17中分析組分，在出現少量水合 物時，既是壓力出現一段時間不變后繼續下降時，水合物生成時，抽取少 量氣相、液相、水合物相樣品到氣相色譜17中分析組分，其中如果混合氣 體水合物密度大于水，液相樣品從反應釜l中部抽取，水合物相樣品從反應釜1底部抽取，反之亦然；(3)在混合氣體水合物生成完全后，既是反應釜1內超過5小時壓力不變且液體完
全生成水合物時，抽取氣相樣品到氣相色譜17中分析組分，然后放空反應
釜l，再快速抽真空，然后升溫分解水合物，水合物完全分解為液體，反應
釜1內壓力超過5小時不變時，抽取氣相樣品到氣相色譜17中分析組分；
所述實驗可以分別研究混合氣體水合物在氣體溶解區和生長區各相組分變化，以及完全生成后多組分混合氣體在氣相和水合物相中各個組分的分布。
實施例三
水合物法氣體分離實驗
(1) 向反應釜l中注入反應液體，通過電子天平6可測量和計算得到注入液體體積
K，已知反應釜l體積r，可以得到氣相體積F^二F—R，反應釜l抽真空，
控制水浴溫度達到實驗設定溫度r;
(2) 按實驗要求配置組分A, c的分離氣體(A， B)，該氣體先通過氣密注射器16
抽取注入氣相色譜17分析組分是否為x^1，然后向反應釜l注入該氣體，使
反應釜1內壓力高于該溫度下分離氣體水合物生成相平衡壓力/V由公式PF = Z"i r (1)可計算得到注入分離氣體 mol，分離氣體在反應釜l內與
液體發生反應生成氣體水合物；
(3) 氣體水合物生成完全后，壓力穩定到A，由公式l計算得到生成后氣相為 mo1，則進入水合物相的氣體量為 二^r ，抽取氣相樣品到氣相色譜17中分析組分&^，然后放空反應釜l，再快速抽真空，然后升溫分解水合物，水合物完全分解為液體，抽取此時氣相樣品到氣相色譜17中分析組分;uw
(4) 分離系數6"為
(6)通過回收率和分離系數可以研究水合物法分離氣體的分離效果。
(5)回收率C為:上列詳細說明是針對本發明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發明的專利范圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。
權利要求
1、一種氣體水合物生成、取樣分析裝置，其特征在于包括供氣模塊、供液模塊、氣體水合物生成模塊、取樣模塊、控溫模塊和數據采集處理模塊、氣相色譜儀；供氣模塊通過供氣管道(28)向氣體水合物生成模塊提供反應氣體；供液模塊通過輸液管道(29)向氣體水合物生成模塊提供反應液體；氣體水合物生成模塊用于將其內的反應氣體和反應液體混合，并生成氣體水合物；取樣模塊用于抽取所述氣體水合物生成模塊內的氣、液、固樣品，并通過氣相色譜儀分析，該氣相色譜儀與所述數據采集處理模塊連接；控溫模塊用于控制氣體水合物生成模塊內的溫度變化；數據采集處理模塊用于采集、保存和分析所述氣體水合物生成模塊、供液模塊內的反應和變化的數據及保存氣相色譜儀中氣體組分的分析數據。
2、 如權利要求l所述的氣體水合物生成、取樣分析裝置，其特征在于所述氣體水合物生成模塊包括高壓不銹鋼反應釜(1)，該高壓不銹鋼反應釜(1) 頂部為圓形法蘭可方便拆卸清洗反應釜，底部放置有電磁棒(10)，在高 壓不銹鋼反應釜(1)底部的外側設有磁力攪拌器(11);所述高壓不銹鋼 反應釜(1)上還設置有與所述采集控制板卡(20)相連接的溫度傳感器(13) 和壓力傳感器(12)，該高壓不銹鋼反應釜(1)與所述輸液管道(29)和 供氣管道(28)連通。
3、 如權利要求2所述的氣體水合物生成、取樣分析裝置，其特征在于所述取 樣模塊包括依次連接的放空閥/抽真空閥(14)、取樣器(15)、氣密注射器(16)，該放空閥/抽真空閥(14)與所述高壓不銹鋼反應釜(1)連通。
4、 如權利要求3所述的氣體水合物生成、取樣分析裝置，其特征在于所述取 樣器(15)包括依次連接的活動接頭(22)、兩個精密閥門(23)、連接在該 精密閥門(23)之間的取樣管(24)、以及設置在后一精密閥門(23)上的 取樣口 (25)。
5、 如權利要求4所述的氣體水合物生成、取樣分析裝置，其特征在于取樣器(15)的取樣口 (25)由不銹鋼外套(26)和橡皮塞(27)組成
6、 氣體水合物生成、取樣分析方法，其特征在于在多組分混合氣體水合物相平衡點、多組分混合氣體水合物生成過程、水合物法分離氣體中分別取得氣相、液相、水合物相中氣體組分，在氣相色譜中進行組分分析；主要步驟包 括(1)供液，(2)供氣，(3)溫度控制，(4)水合物生成，(5)取 樣，(6)數據采集和處理。
7、 如權利要求6所述的氣體水合物生成、取樣分析方法，其特征在于所述混合氣體水合物的生成取樣分析步驟包括有 G)在氣體水合物生成取樣分析裝置中生成大量混合氣體水合物；(2) 在混合氣體水合物生成過程中，在氣體溶解過程時，分別抽取少量氣 相和液相樣品到氣相色譜中分析組分；(3) 在出現少量水合物時，水合物生成時，抽取少量氣相、液相、水合物相樣品到氣相色譜中分析組分，其中如果混合氣體水合物密度大于水，液相樣品從反應釜中部抽取，水合物相樣品從反應釜底部抽取，反之亦然；(4) 在混合氣體水合物生成完全后，抽取氣相樣品到氣相色譜中分析組 分，然后放空反應釜，再快速抽真空，然后升溫分解水合物，水合物完全 分解為液體，抽取氣相樣品到氣相色譜中分析組分。
8、 如權利要求7所述的氣體水合物生成、取樣分析方法，其特征在于所述取樣步驟包括有(1) 由取樣器對取樣模塊抽取真空；(2) 打開高壓不銹鋼反應釜上的氣體取樣口、液體或水合物取樣口，由精 密閥門控制少量高壓氣體、液體或水合物固體進入取樣管；(3) 其中液體或水合物固體樣品進入取樣管后，體積變大，壓力降低，液 體中熔解的混合氣體將溢出，或通過加熱取樣管，使得氣體溢出，取 得樣品；(4) 通過氣密注射器從取樣口取樣，并傳送到氣相色譜分析組分。(5) 計算機數據處理系統對氣相色譜儀中的數據進行分析處理。
9、 如權利要求8所述的氣體水合物生成、取樣分析方法，其特征在于所述水合物法混合氣體(A，B)分離步驟包括有-(1) 供液體積K;，(2) 供氣壓力尸。體積K^，由^^Z"/ r得到分離氣體"。mo;L，氣相色譜分 析組分力，。，(3) 水合物生成后壓力A，計算得到氣相wiiol氣相色譜分析組分A^，(4)進入水合物相的氣體量為^=77。-77"氣相色譜分析組分力,w、tf(5)水合物法分離混合氣體的分離系數5"為:^d )；回收率C<formula>formula see original document page 4</formula>
全文摘要
本發明公開了一種氣體水合物生成、取樣分析裝置及方法，包括供氣模塊、供液模塊、氣體水合物生成模塊、取樣模塊、控溫模塊和數據采集處理模塊、氣相色譜儀。所述方法通過該裝置在多組分混合氣體水合物相平衡點、多組分混合氣體水合物生成過程、水合物法分離氣體中分別取得氣相、液相、水合物相中氣體組分，在氣相色譜中進行組分分析，得到多組分混合氣體在各相中組分分布情況以及水合物法分離氣體的回收率和分離系數。本發明解決了多組分混合氣體水合物生成實驗中各相態中混合氣體各組分測定研究，可精確取樣，不影響其他條件，不改變其他相態組分分布，使分析結果真實準確。適用于多組分混合氣體水合物生成和氣體分離提純實驗研究。該方法及裝置簡單、操作方便、成本較低。
文檔編號G01N30/02GK101477086SQ20081022050
公開日2009年7月8日 申請日期2008年12月29日 優先權日2008年12月29日
發明者剛 李, 李小森, 楊海建, 陳朝陽, 顏克鳳 申請人:中國科學院廣州能源研究所