專利名稱：天然氣水合物模擬生成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬深海天然氣水合物的生成環(huán)境實驗技術(shù)設(shè)備的改進，具體講是一種天然氣水合物模擬生成的裝置，其屬于天然氣水合物模擬試驗技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天然氣水合物(gas hydrate)是一種白色固體結(jié)晶物質(zhì)，外形像冰，有極強的燃燒力，可作為上等能源，俗稱為“可燃冰”。世界上絕大部分的天然氣水合物分布在海洋里，儲存在深水的海底沉積物中，只有極其少數(shù)的天然氣水合物是分布在常年冰凍的陸地上。世界海洋里天然氣水合物的資源量是陸地上的100倍以上。到目前為止，世界上已發(fā)現(xiàn)的海底天然氣水合物主要分布區(qū)有大西洋海域的墨西哥灣、加勒比海、南美東部陸緣、非洲西部陸緣和美國東岸外的布萊克海臺等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、于島海溝、日本海、四國海槽、日本南海海槽、沖繩海槽、南中國海、蘇拉威西海和新西蘭北部海域等，東太平洋海域的中美海槽、加州濱外、秘魯海槽等，印度洋的阿曼海灣，南極的羅斯海和威德爾海，北極的巴倫支海和波弗特海，以及大陸內(nèi)的黑海與里海等。我國最有希望的天然氣水合物儲存區(qū)可能是南海和東海的深水海底。
天然氣水合物由水分子和燃?xì)夥肿訕?gòu)成，外層是水分子格架，核心是燃?xì)夥肿?。這種固體水合物只能存在于一定的溫度和壓力條件下，一旦溫度升高或壓力降低，甲烷氣則會逸出，固體水合物便趨于崩解，目前，人類對水合物的研究仍處于實驗室模擬階段。要進行天然氣水合物的模擬需要滿足兩個條件1高壓，一般在3-5MPa的壓力下可以生成，生成速度隨壓力的增加加快。2低溫，一般天然氣水合物的生成溫度在0度左右。目前天然氣水和物的模擬實驗研究都局限于在純凈水或者海水中進行，不能實際模擬天然氣水合物的生成環(huán)境即海底沉積物，實驗各組分比例不能控制的問題，實驗過程中的不清潔問題和天然氣(甲烷氣體)逸出帶來的安全問題。因此不能很好的再現(xiàn)天然氣水和物的真實生成和儲積過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種實際模擬天然氣水合物的生成環(huán)境，即海底沉積物環(huán)境的天然氣水合物模擬生成裝置。該裝置能夠解決實驗各組分比例不能控制的問題，實驗過程中的不清潔問題和天然氣(甲烷氣體)逸出帶來的安全問題，再現(xiàn)天然氣水合物的真實生成、儲積和搬運過程。
本發(fā)明的任務(wù)是由以下技術(shù)方案完成的，研制了一種天然氣水合物模擬生成裝置，其包括設(shè)有攪拌葉輪和天然氣輸入管道口的反應(yīng)儲集缸。在該儲集缸外圍還罩套有高壓且低溫的環(huán)境控制室，在該室設(shè)置的天然氣輸入管道上設(shè)有止回閥，該室的器壁上設(shè)有恒壓溢流閥。
所述的反應(yīng)儲集缸，其缸內(nèi)還設(shè)有恒壓活塞，該活塞在天然氣輸入進該儲集缸內(nèi)后，為平衡該儲集缸內(nèi)的工作壓力而作增加該儲集缸內(nèi)體積的移動。
所述的高壓且低溫的環(huán)境控制室，其除了分別設(shè)置控制低溫的制冷機和制造該控制室高壓環(huán)境的加壓設(shè)備外，還設(shè)置該控制室的保溫夾層。
所述的高壓且低溫的環(huán)境控制室，其與反應(yīng)儲集缸內(nèi)的高壓且低溫的環(huán)境一致，同樣具有工作壓力范圍0.5-20MPa，工作溫度范圍-10-20℃。
本發(fā)明的優(yōu)點在于由于研制的天然氣水合物模擬生成裝置，其包括設(shè)有攪拌葉輪和天然氣輸入管道口的反應(yīng)儲集缸；在該儲集缸外圍還罩套有高壓且低溫的環(huán)境控制室，在該室設(shè)置的天然氣輸入管道上設(shè)有止回閥，該室的器壁上設(shè)有恒壓溢流閥。所述的反應(yīng)儲集缸，其缸內(nèi)還設(shè)有恒壓活塞，該活塞在天然氣輸入進該儲集缸內(nèi)后，為平衡該儲集缸內(nèi)的工作壓力而作增加該儲集缸內(nèi)體積的移動；使得本裝置能夠在沉積物中實現(xiàn)天然氣水合物的制備工作，其中主要特點是采用了在高壓容器中放置一個儲集缸，利用活塞把儲集缸與環(huán)境控制室隔離開，而壓力又能保持一致。這樣就避免了把實驗材料天然氣(甲烷氣體)直接進入環(huán)境控制室在恒溫恒壓條件下向環(huán)境控制室充氣而導(dǎo)致該環(huán)境控制室壓力增加，而為保持環(huán)境控制室恒定壓力，該環(huán)境控制室內(nèi)必須通過該室的器壁上設(shè)有的恒壓溢流閥而將一部分溶液釋放出去。由于天然氣(甲烷氣體)和沉積物以及海水都密閉在儲集缸內(nèi)，它們都不會因?qū)嶒灢牧咸烊粴?甲烷氣體)的直接進入環(huán)境控制室，而從該環(huán)境控制室里面釋放出來。由于設(shè)置了在環(huán)境控制室內(nèi)的天然氣輸入管道上的止回閥，就可避免氣體及海水的回流，而只能推動儲集缸里的活塞移動，從而避免了甲烷、海水和沉積物的流失。由于儲集缸是采用透明有機玻璃材料制成，在實驗過程中方便檢測系統(tǒng)對其進行聲學(xué)、光學(xué)、電磁等的檢測。再在儲集缸上標(biāo)有刻度，即可方便地觀測儲集缸內(nèi)的活塞移動的位置，根據(jù)活塞的移動位置可以算出儲集缸中充入的甲烷數(shù)量，從而控制其水、天然氣和沉積物的比例，而且在天然氣水和物生成過程中還可以通過活塞位置的移動觀察天然氣水合物生成過程中體積發(fā)生的變化，這樣就避免了該儲集缸里的各組分比例不能控制的問題，也避免了實驗過程中的清潔和天然氣(甲烷氣體)逸出帶來的安全問題。
附圖及其具體實施方式
本發(fā)明的實施例結(jié)合


如下圖1天然氣水合物模擬生成裝置的示意圖。
參見圖1制成的一種天然氣水合物模擬生成裝置，其包括設(shè)有攪拌葉輪10和大然氣輸入管道口9′的反應(yīng)儲集缸4。在該儲集缸4外圍還罩套有高壓且低溫的環(huán)境控制室3，在該室3設(shè)置的天然氣輸入管道9上設(shè)有止回閥7，該室3的壓力由加壓設(shè)備2控制，其相連的管道上設(shè)有恒壓溢流閥6。
所述的反應(yīng)儲集缸4，其缸內(nèi)還設(shè)有恒壓活塞11，該活塞11在天然氣輸入進該儲集缸4內(nèi)后會向外移動，以平衡由于天然氣增多而導(dǎo)致的該儲集缸4內(nèi)工作壓力變大。
所述的高壓且低溫的環(huán)境控制室3，其除了分別設(shè)置控制低溫的制冷機12和制造該控制室3高壓環(huán)境的加壓設(shè)備2外，還設(shè)置該環(huán)境控制室3的保溫夾層5。
所述的高壓且低溫的環(huán)境控制室3，其與反應(yīng)儲集缸4內(nèi)的高壓且低溫的環(huán)境一致，同樣具有工作壓力范圍0.5-20MPa，工作溫度范圍-10-20℃。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都會理解，在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)，對于上述實施例進行修改，添加和替換都是可能的，其都沒有超出本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種天然氣水合物模擬生成裝置，其包括設(shè)有攪拌葉輪和天然氣輸入管道口的反應(yīng)儲集缸，其特征在于在該儲集缸外圍還罩套有高壓且低溫的環(huán)境控制室，在該室設(shè)置的天然氣輸入管道上設(shè)有止回閥，該室的器壁上設(shè)有恒壓溢流閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述天然氣水合物模擬生成裝置，其特征在于所述的反應(yīng)儲集缸，其缸內(nèi)還設(shè)有恒壓活塞，該活塞在天然氣輸入進該儲集缸內(nèi)后，為平衡該儲集缸內(nèi)的工作壓力而作增加該儲集缸內(nèi)體積的移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述天然氣水合物模擬生成裝置，其特征在于所述的高壓且低溫的環(huán)境控制室，其除了分別設(shè)置控制低溫的制冷機和制造該控制室高壓環(huán)境的加壓設(shè)備外，還設(shè)置該控制室的保溫夾層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述天然氣水合物模擬生成裝置，其特征在于所述的高壓且低溫的環(huán)境控制室，其與反應(yīng)儲集缸內(nèi)的高壓且低溫的環(huán)境一致，同樣具有工作壓力范圍0.5-20MPa，工作溫度范圍-10-20℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種天然氣水合物模擬生成裝置，其包括設(shè)有攪拌葉輪和天然氣輸入管道口的反應(yīng)儲集缸。在該儲集缸外圍還罩套有高壓且低溫的環(huán)境控制室，在該室設(shè)置的天然氣輸入管道上設(shè)有止回閥，該室的器壁上設(shè)有恒壓溢流閥。所述的反應(yīng)儲集缸，其缸內(nèi)還設(shè)有恒壓活塞，該活塞在天然氣輸入進該儲集缸內(nèi)后，為平衡該儲集缸內(nèi)的工作壓力而作增加該儲集缸內(nèi)體積的移動。該裝置能夠解決實驗各組分按比例控制的問題，實現(xiàn)保障實驗過程中的清潔和天然氣水合物的安全制備生產(chǎn)，再現(xiàn)天然氣水合物的真實生成和儲積過程。
文檔編號C10L5/00GK1730627SQ20051004434
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者許淑梅, 曹志敏, 張曉東, 于新生, 安偉 申請人:中國海洋大學(xué)