专利名称：可快速拆卸取样的天然气水合物生成装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及天然气水合物生成装置技术领域，特别是可快速拆卸取样的天然气水合物生成装置。
背景技术：
天然气水合物俗称“可燃冰”，是天然气在一定的温度、压カ条件下与水作用生成的一类笼形结构的冰状晶体，为非化学计量型固态化合物。当前，严重的能源短缺，已经成为制约我国经济发展的瓶颈，特别是油气资源的匮乏更是不可回避的事实。据估计，全球天然气水合物中的甲烷碳含量高达10 X 1015m3的甲烷气，相当于全世界已知煤炭、石油和天然气等常规化石燃料总碳量的两倍，且天然气燃烧几 乎不会产生有害的污染物质，尤其是生成的致癌物质SO2要比燃烧原油或煤低两个数量级。天然气水合物可能成为21世纪继常规的石油和天然气能源之后最有希望的首选清洁能源。天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏物化条件优越等特点，是21世纪最具开发前景的替代能源，在未来能源结构中具有重要的战略地位。因此，天然气水合物相平衡研究和微观结构研究是天然气水合物勘探、开发和海洋环境保护研究中最基础和最重要的前沿问题。关于天然气水合物稳定性的研究表明，天然气水合物处于亚稳定状态，压カ骤然降低或温度骤然升高都会导致天然气水合物的迅速分解。实验研究表明，天然气水合物压力降低一半时，其天然气水合物数量将减少85%以上。因此，天然气水合物取样工作最重要的因素就是快速拆卸，同时保持天然气水合物样品低温。当前，国内外生成天然气水合物的仪器主要有PVT仪器和DBR水合物仪。但PVT仪器和DBR水合物仪都必须将温度降至室温，压カ降为Iatm之后才能拆卸。同时，这个降压过程和降温过程必须缓慢，不能骤然下降，否则会导致仪器的损失，甚至导致PVT筒和蓝宝石筒的破裂和报废。其中，PVT筒价值2万余元，DBR中的蓝宝石筒价值18万元。因此，拆卸PVT仪器和DBR水合物仪的最快时间大约为20 30分钟。在这个过程中，PVT筒或蓝宝石筒中生成的天然气水合物随着温度的上升、压カ的骤降而迅速分解，拆卸完毕时，天然气水合物早已分解完了。所以，现有仪器不能够实现把生成的天然气水合物从实验仪器中取出来进行微观结构测试。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够快速拆卸，可取出生成的天然气水合物样品的天然气水合物生成装置。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现可快速拆卸取样的天然气水合物生成装置，它包括反应釜、搅拌装置和DBR风箱，所述的搅拌装置包括可逆电机和固定座，固定座安装于可逆电机的电机轴上，可逆电机上还设有两个限位开关；反应釜安装于固定座上，安装有反应釜的搅拌装置设置于DBR风箱内；所述的反应釜包括上端盖、下端盖、固定装组和有机玻璃筒，上端盖安装于有机玻璃筒上端部，且上端盖与有机玻璃筒之间设有0型密封圈A，下端盖安装于有机玻璃筒的下端部，且下端盖与有机玻璃筒之间设 有0型密封圈B，上端盖和下端盖通过四根固定装组连接固定，所述的固定装组由上连杆和下连杆构成，上连杆和下连杆通过铰链连接，上连杆的端部固定于上端盖上，下端盖设有与固定装组的下连杆配合的U形通槽，下连杆穿过下端盖的U形通槽并由安装在下连杆端部的紧固蝶母固定；所述的上端盖和下端盖上分别设有上端盖管件安装孔和下端盖管件安装孔；反应釜通过安装于上端盖管件安装孔内的管件与样品筒连接，样品筒还与驱替泵相连接。所述的上端盖设有两个传感器插入孔，两个传感器插入孔内分别设置有压カ传感器和温度传感器。所述的上端盖的下部设有外螺纹，有机玻璃筒的上端部设有内螺纹，上端盖与有机玻璃筒通过螺纹相连接。本实用新型具有以下优点I、本实用新型的反应釜能承受4MPa的压力，且采用有机玻璃筒作为实验釜可以直接观测天然气水合物的生成过程。2、本实用新型的固定装组为通过铰链连接的上连杆和下连杆，拆卸简单、快速，能够在生成天然气水合物后快速取出、得到天然气水合物样品，以便对天然气水合物进行相关测试及实验。3、本实用新型的压カー般低于4MPa，生成天然气水合物后，拆卸前也必须泻压，但可以不在常温条件下进行，因此，天然气水合物仪器拆卸时间大约是I 2分钟，同时，采取液氮和冰块冷却的方法让取出的天然气水合物样品保持低温，以延缓水合物的分解，使得对天然气水合物样品进行微观结构的观测成为可能。4、本实用新型能模拟天然气水合物的生成和分解条件，可以与其它大型精密仪器有很好的耦合作用，对整合高校气藏实验资源，进行探索性基础实验具有重要的推动和促进作用。5、本实用新型设有温度传感器和压カ传感器，便于准确计量天然气水合物体系的温度和压カ參数。6、本实用新型与同类产品比较成本较低，进ロ产品都是16(T200万元，其核心部件PVT筒就价值2万余元，DBR中的蓝宝石筒价值更是高达18万元，因此，本装置性价比非常闻。
图I为本实用新型的结构示意图图2为本实用新型搅拌装置的结构示意图图3为图2沿A-A截面的剖视图图4为本实用新型反应釜的结构示意图图5为图4沿B-B截面的剖视图[0026]图6为图4沿C-C截面的剖视图图中，I-反应釜，2-搅拌装置，3- DBR风箱，4-可逆电机，5-固定座，6-限位开关A, 7-限位开关B，8-电机轴，9-上端盖，10-下端盖，11-固定装组，12-有机玻璃筒，13-0型密封圈A，14-0型密封圈B，15-上连杆，16-下连杆，17-铰链，18- U形通槽，19-上端盖管件安装孔，20-下端盖管件安装孔，21-样品筒，22-驱替泵，23-传感器插入孔，24-压カ传感器,25-温度传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进ー步的描述如图I所示，可快速拆卸取样的天然气水合物生成装置，它包括反应釜I、搅拌装 置2和DBR风箱3，如图2、图3所示，所述的搅拌装置2包括可逆电机4和固定座5，固定座5安装于可逆电机4的电机轴8上，可逆电机4上还设有两个限位开关，即限位开关A6和限位开关B7 ;反应釜I安装于固定座5上，安装有反应釜I的搅拌装置2设置于DBR风箱3内。如图4所示，所述的反应釜I包括上端盖9、下端盖10、固定装组11和有机玻璃筒12，上端盖9安装于有机玻璃筒12上端部，且上端盖9与有机玻璃筒12之间设有0型密封圈A13，下端盖10安装于有机玻璃筒12的下端部，且下端盖10与有机玻璃筒12之间设有0型密封圈B14，上端盖9和下端盖10通过四根固定装组11连接固定，所述的固定装组11由上连杆15和下连杆16构成，上连杆15和下连杆16通过铰链17连接，上连杆15的端部固定于上端盖9上，如图6所示，下端盖10设有与固定装组11的下连杆16配合的U形通槽18，下连杆16穿过下端盖10的U形通槽18并由安装在下连杆16端部的紧固蝶母固定；如图5、图6所示，所述的上端盖9和下端盖10上分别设有上端盖管件安装孔19和下端盖管件安装孔20 ;如图I所示，反应釜I通过安装于上端盖管件安装孔19内的管件与样品筒21连接，样品筒21还与驱替泵22相连接，反应釜I的下端盖10的管件安装孔密封。如图5所示，所述的上端盖9上设有两个传感器插入孔23，两个传感器插入孔23内分别设置有压カ传感器24和温度传感器25。如图4所示，所述的上端盖9的下部设有外螺纹，有机玻璃筒12的上端部设有内螺纹，上端盖9与有机玻璃筒12通过螺纹相连接。目前，国内外生成天然气水合物的仪器主要有PVT仪器、DBR水合物仪，其主要參数如下PVT 仪器温度-3Oで 18Oで压カ0 70MpaDBR水合物仪温度-3Oで 18Oで压カ0 2 IMPa内径为2. 535cm,外径为3. 81cm,有效体积75ml本实用新型的天然气水合物生成装置的主要技术指标如下承受压カ0 4MPa[0043]电源220V交变电源有机玻璃筒外径5. Ocm,内径I. 9cm，有效体积15mlPtlOO温度传感器，精度±0. I0C压カ传感器，量程0 lOMPa，精度±0. 5%。本实用新型的天然气水合物生成装置的降温是在PVT仪的DBR风箱3中完成，其测量温度的范围为_30°C 180°C，精度为±0. 1°C。仪器所需承受温度为-30°C 100°C关于天然气水合物稳定性的研究表明，天然气水合物处于亚稳定状态，压カ骤然降低或温度骤然升高都会导致天然气水合物的迅速分解。实验研究表明，水合物压カ降低一半时，其水合物数量将减少85%以上。因此，天然气水合物取样工作最重要的因素就是快速拆卸，同时保持天然气水合物样品低温。表I天然气水合物生成温度由DBR水合物仪测定的数据
·[0050]
编号[I 12 13 14 ]5 16 ]7 18
气样_气样I气样I气样I气样I气样2气样2气样2气样2
液样纯水纯水纯水纯水纯水纯水纯水纯水
压カ(MPa) 2.952 5.964 8.930 11.997 2.968 5.970 8.998 11.964 温度(K) [276. 45 1281. 75 J284. 95 1286. 65 [211. 95 1285. 05 ]287. 85 1:289. 25其中，气样I中甲烷占91. 909%，气样2中甲烷占86. 480%。从以上參数可以分析，PVT仪器、DBR水合物仪和本实用新型的可快速拆卸取样的天然气水合物生成装置在一定温度和压カ范围内都能生成天然气水合物。从仪器承受压カ来讲，PVT仪器和DBR水合物仪具有其优越性，其测试压力分别可以达到70 MPa和21 MPa，能测量高压下天然气水合物的相平衡条件。从温度范围来讲，三种仪器的温度调节范围基本一致。从拆卸时间角度来讲，生成天然气水合物后，PVT仪器和DBR水合物仪都必须将温度降至室温，压カ降为Iatm之后才能拆卸。同时，这个降压过程和升温过程必须缓慢，不能骤然升降，否则会导致仪器的损伤，甚至导致PVT筒和蓝宝石筒的破裂和报废。因此，拆卸PVT仪器和DBR水合物仪的最快时间约为20 30分钟。在这个过程中，蓝宝石筒中生成的天然气水合物随着温度的上升和压カ的下降而迅速分解。拆卸完毕时，天然气水合物早已全部分解。所以，从PVT或DBR水合物仪中取出天然气水合物样品的办法是不可取的。本实用新型的可快速拆卸取样的天然气水合物生成装置的压カ范围为0 4MPa，生成天然气水合物后，拆卸前也必须泄压，但可以在低温条件下进行。同时，采取液氮和冰块冷却的方法让取出的天然气水合物样品保持低温，以延缓天然气水合物的分解。因此，本实用新型的可快速拆卸取样的天然气水合物生成装置的拆卸时间大约是I 2分钟。所以，本实用新型的可快速拆卸取样的天然气水合物生成装置能在0 4MPa的压力下生成天然气水合物。同时，该装置能快速拆卸，取出天然气水合物样品，进行微观结构测试。本实用新型的工作过程如下先用蒸馏水及去离子水将有机玻璃筒12冲洗至无水珠悬挂于筒壁，再用即将实验的液体冲洗3次，向有机玻璃筒12内加入5ml 300ppm的十二烷基硫酸钠溶液，安装好有机玻璃筒12，然后对管路及有机玻璃筒12抽真空约15分钟，打开进气阀向反应釜I内进气样，保持气体压力在预定的实验压力，启动可逆电机4，搅拌装置2的可逆电机4通过电机轴8、固定座5带动反应釜I绕电机轴8旋转，当固定座5接触到限位开关A6，可逆电机4开始向相反方向转动，当固定座5接触到限位开关B7，可逆电机4再次向相反方向转动，如此反复，实现对反应釜I内液体的充分搅拌。当生成天然气水合物后，保持装置的低温状态，打开通过管件与反应釜I相连通的泄压阀，待泄压完毕后，拧松紧固蝶母，将固定装组11的下连杆16从铰链17处向外弯折，取下下端盖10，即可取出天然气水合物，完成取样操作。权利要求1.可快速拆卸取样的天然气水合物生成装置，其特征在于它包括反应釜(I)、搅拌装置(2)和DBR风箱(3)，所述的搅拌装置(2)包括可逆电机(4)和固定座(5)，固定座(5)安装于可逆电机(4)的电机轴(8)上，可逆电机(4)上还设有两个限位开关；反应釜(I)安装于固定座(5)上，安装有反应釜(I)的搅拌装置(2)设置于DBR风箱(3)内； 所述的反应釜(I)包括上端盖(9)、下端盖(10)、固定装组(11)和有机玻璃筒(12)，上端盖(9)安装于有机玻璃筒(12)上端部，且上端盖(9)与有机玻璃筒(12)之间设有O型密封圈A (13)，下端盖(10)安装于有机玻璃筒(12)的下端部，且下端盖(10)与有机玻璃筒(12)之间设有O型密封圈B (14)，上端盖(9)和下端盖(10)通过四根固定装组(11)连接固定，所述的固定装组(11)由上连杆(15)和下连杆(16)构成，上连杆(15)和下连杆(16)通过铰链(17)连接，上连杆(15)的端部固定于上端盖(9)上，下端盖(10)设有与固定装组(11)的下连杆(16)配合的U形通槽(18)，下连杆(16)穿过下端盖(10)的U形通槽(18)并由安装在下连杆(16)端部的紧固蝶母固定；所述的上端盖(9)和下端盖(10)上分別设有上端盖管件安装孔(19)和下端盖管件安装孔(20)； 反应釜(I)通过安装于上端盖管件安装孔(19)内的管件与样品筒(21)连接，样品筒(21)还与驱替泵(22)连接。
2.根据权利要求I所述的可快速拆卸取样的天然气水合物生成装置，其特征在于所述的上端盖(9)设有两个传感器插入孔(23)，两个传感器插入孔(23)内分别设置有压カ传感器(24)和温度传感器(25)。
3.根据权利要求I所述的可快速拆卸取样的天然气水合物生成装置，其特征在于所述的上端盖(9)的下部设有外螺纹，有机玻璃筒(12)的上端部设有内螺纹，上端盖(9)与有机玻璃筒(12)通过螺纹相连接。
专利摘要本实用新型公开了可快速拆卸取样的天然气水合物生成装置，它包括反应釜(1)、搅拌装置(2)和DBR风箱(3)，搅拌装置(2)包括可逆电机(4)和固定座(5)，固定座(5)安装于可逆电机(4)的电机轴(8)上；反应釜(1)安装于固定座(5)上，搅拌装置(2)设置于DBR风箱(3)内，反应釜(1)包括上端盖(9)、下端盖(10)、固定装组(11)和有机玻璃筒(12)，固定装组(11)上连杆(15)和下连杆(16)通过铰链(17)连接。本实用新型的有益效果是能模拟天然气水合物的生成和分解条件，且拆卸简单、快速，能够在生成天然气水合物后快速取出天然气水合物样品，以便对其进行相关测试及实验。
文档编号B01J19/18GK202410663SQ201120554818
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者张烈辉, 李登伟, 郭晶晶 申请人:西南石油大学