天然氣水合物實驗回路裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種試驗裝置，具體為天然氣水合物實驗回路裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣水合物是一種非化學(xué)計量的超分子籠狀化合物，Im3水合物可儲存150?180m3的天然氣，天然氣水合物是自然界中天然氣存在的一種特殊形式，具有分布范圍廣、成藏規(guī)模大、儲能密度高的特點，被公認(rèn)為21世紀(jì)重要的替代能源。根據(jù)最新的研宄成果，隱藏在天然氣水合物中的碳儲量相當(dāng)可觀，其數(shù)量是目前已經(jīng)勘探出的所有化石燃料中碳儲量的兩倍之多。作為一種高效綠色的新能源，天然氣水合物被譽為“后石油時代”最有希望的戰(zhàn)略資源，受到國內(nèi)外的普遍關(guān)注。研宄天然氣水合物在管道中的流動和傳熱特性，對海洋天然氣水合物的開采具有戰(zhàn)略意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種天然氣水合物實驗回路裝置，對天然氣水合物的生成及其在管道中的流動和傳熱進(jìn)行研宄，探索大規(guī)模天然氣水合物儲運設(shè)計方案，從而推進(jìn)其工業(yè)化進(jìn)程。具體技術(shù)方案為:
[0004]天然氣水合物實驗回路裝置，包括反應(yīng)釜、氣瓶、水箱和穩(wěn)壓器，所述的反應(yīng)釜包括制冷系統(tǒng)，所述的反應(yīng)釜底部的有氣相入口和液相入口，反應(yīng)釜頂部有氣相出口、液相出口和氣相循環(huán)入口 ；所述的氣瓶通過壓縮機(jī)與反應(yīng)釜底部氣相入口連接，氣瓶還與穩(wěn)壓器連接，穩(wěn)壓器的氣體出口與反應(yīng)釜底部氣相入口連接，所述的穩(wěn)壓器安裝有真空泵和安全閥；所述的水箱分別與穩(wěn)壓器和反應(yīng)釜的液相入口連接；所述的反應(yīng)釜底部的氣相入口與反應(yīng)釜頂部氣相出口通過循環(huán)管路連通，所述的反應(yīng)釜的液相出口依次與循環(huán)泵、水平段可視窗和豎直段可視窗連接，再回到反應(yīng)釜底部液相入口 ；所述的循環(huán)泵出口還與反應(yīng)釜的氣相循環(huán)入口連接。
[0005]具體的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計為:
[0006]天然氣水合物實驗回路裝置，包括反應(yīng)釜、氣瓶、水箱和穩(wěn)壓器，所述的反應(yīng)釜包括制冷系統(tǒng)，所述的反應(yīng)釜底部的有氣相入口和液相入口，反應(yīng)釜頂部有氣相出口、液相出口和氣相循環(huán)入口 ；所述的氣瓶連接截止閥V-01，再依次連接壓力指示器P-01、溫度指示器T-O1、截止閥V-02和排空閥V-03，所述的排空閥V-03依次與壓力指示器P_02、溫度指示器T-02、壓縮機(jī)、壓力指示器P-12、溫度指示器T-12、調(diào)節(jié)閥V-13、流量計F-04、反應(yīng)釜氣相入口連接；所述的反應(yīng)釜的氣相出口與排空閥V-03、壓力指示器P-02三通連接，所述的反應(yīng)釜的氣相出口還依次通過流量計F-03、調(diào)節(jié)閥V-1O、調(diào)節(jié)閥V-13、流量計F-04、反應(yīng)釜氣相入口形成循環(huán)管路；
[0007]所述的氣瓶的截止閥V-Ol還通過截止閥V-08與穩(wěn)壓器連接；所述的穩(wěn)壓器通過截止閥V-1l和壓力指示器P-14與真空泵連接；所述的水箱連接截止閥V-14和柱塞泵，柱塞泵通過壓力指示器P-15和截止閥V-15與穩(wěn)壓器連接；所述的柱塞泵還通過截止閥V-17與反應(yīng)釜的液相入口連接；所述的穩(wěn)壓器還包括排水閥V-16和安全閥V-09、壓力指示器P-13、溫度指示器T-13 ;所述的穩(wěn)壓器還通過截止閥V-12與溫度指示器T-12三通連接后，再與調(diào)節(jié)閥V-10、調(diào)節(jié)閥V-13三通連接；
[0008]所述的反應(yīng)釜的液相出口依次通過壓力指示器P-03、溫度指示器T-03、流量計F-Ol與循環(huán)泵連接，所述的循環(huán)泵通過調(diào)節(jié)閥V-04與反應(yīng)釜的氣相循環(huán)入口連接；所述的循環(huán)泵還通過調(diào)節(jié)閥V-05依次與壓力指示器P-04、溫度指示器T-04、水平段可視窗、壓力指示器P-05、溫度指示器T-05、壓力指示器P-06、溫度指示器T-06、豎直段可視窗、壓力指示器P-07、溫度指示器T-07、排空閥V-06、安全閥V-07、壓力指示器P-08、溫度指示器T-08、壓力指示器P-09、溫度指示器T-09、壓力指示器P-10、溫度指示器T-10、流量計F-02、壓力指示器P-11、溫度指示器T-1l連接，再與液相入口連接。
[0009]本發(fā)明提供的天然氣水合物實驗回路裝置，可用于以下研宄:
[0010](I)天然氣水合物的合成、分解及相平衡研宄
[0011]天然氣水合物在高壓、低溫條件下合成，本實驗回路的溫度和壓力可控，滿足天然氣水合物合成條件，故在反應(yīng)釜中可研宄其合成。天然氣水合物升溫、降壓后會分解，合成水合物后，將回路升溫、降壓，可研宄其分解。測得天然氣水合物合成和分解時的壓力及溫度，即可研宄其相平衡特性。
[0012](2)海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采管輸特性研宄
[0013]天然氣水合物在反應(yīng)釜中合成后，利用循環(huán)泵使其在實驗回路中循環(huán)流動，便可研宄海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采管輸特性；水平管和垂直管設(shè)有可視窗，可觀測流型。
[0014](3)天然氣水合物儲運技術(shù)研宄
[0015]天然氣在回路中循環(huán)，當(dāng)回路中的濕度、溫度及壓力滿足一定條件時，即模擬天然氣管輸，研宄抑制天然氣水合物合成技術(shù)。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明【具體實施方式】。
[0018]如圖1所示，天然氣水合物實驗回路裝置，包括反應(yīng)釜1、氣瓶2、水箱4和穩(wěn)壓器3，所述的反應(yīng)釜I包括制冷系統(tǒng)，所述的反應(yīng)釜I底部的有氣相入口 11和液相入口 12，反應(yīng)釜I頂部有氣相出口 13、液相出口 14和氣相循環(huán)入口 15 ;所述的氣瓶2連接截止閥V-01，再依次連接壓力指示器P-01、溫度指示器T-01、截止閥V-02和排空閥V-03，所述的排空閥V-03依次與壓力指示器P-02、溫度指示器T-02、壓縮機(jī)10、壓力指示器P-12、溫度指示器T-12、調(diào)節(jié)閥V-13、流量計F-04、反應(yīng)釜I氣相入口 11連接；所述的反應(yīng)釜I的氣相出口 13與排空閥V-03、壓力指示器P-02三通連接，所述的反應(yīng)釜I的氣相出口 13還依次通過流量計F-03、調(diào)節(jié)閥V-10、調(diào)節(jié)閥V-13、流量計F-04、反應(yīng)釜I氣相入口 11形成循環(huán)管路；
[0019]所述的氣瓶2的截止閥V-Ol還通過截止閥V-08與穩(wěn)壓器3連接；所述的穩(wěn)壓器3通過截止閥V-1l和壓力指示器P-14與真空泵8連接；所述的水箱4連接截止閥V-14和柱塞泵9，柱塞泵9通過壓力指示器P-15和截止閥V-15與穩(wěn)壓器3連接；所述的柱塞泵9還通過截止閥V-17與反應(yīng)釜I的液相入口 12連接；所述的穩(wěn)壓器3還包括排水閥V-16和安全閥V-09、壓力指示器P-13、溫度指示器T-13 ;所述的穩(wěn)壓器3還通過截止閥V-12與溫度指示器T-12三通連接后，再與調(diào)節(jié)閥V-10、調(diào)節(jié)閥V-13三通連接；
[0020]所述的反應(yīng)釜I的液相出口 14依次通過壓力指示器P-03、溫度指示器T-03、流量計F-Ol與循環(huán)泵5連接，所述的循環(huán)泵5通過調(diào)節(jié)閥V-04與反應(yīng)釜I的氣相循環(huán)入口 15連接；所述的循環(huán)泵5還通過調(diào)節(jié)閥V-05依次與壓力指示器P-04、溫度指示器T-04、水平段可視窗6、壓力指示器P-05、溫度指示器T-05、壓力指示器P-06、溫度指示器T-06、豎直段可視窗7、壓力指示器P-07、溫度指示器T-07、排空閥V-06、安全閥V-07、壓力指示器P-08、溫度指示器T-08、壓力指示器P-09、溫度指示器T-09、壓力指示器P-10、溫度指示器T-10、流量計F-02、壓力指示器P-11、溫度指示器T-1l連接，再與液相入口 12連接。
[0021]具體的操作方式為:
[0022](I)減少實驗系統(tǒng)中空氣量作業(yè):
[0023]關(guān)閉排空閥V-03、排空閥V-06、排水閥V-16、水箱4與回路連接的截止閥V-14及氣瓶2與截止閥V-01，打開除此之外的所有閥門。然后啟動真空泵8，向回路系統(tǒng)抽真空，同時觀測壓力指示器P-14讀數(shù)，當(dāng)表壓力達(dá)到一定值時，關(guān)閉真空泵8與截止閥V-1I。最后打開氣瓶2與截止閥V-OI，向回路系統(tǒng)充氣，充氣完成后關(guān)閉氣瓶2與回路連接的截止閥V-Ol，并重復(fù)此過程，這樣可減少回路中的空氣量。
[0024](2)從氣瓶向反應(yīng)釜內(nèi)充氣作業(yè):
[0025]打開截止閥V-01、截止閥V-02、調(diào)節(jié)閥V-13，其他所有閥門默認(rèn)關(guān)閉，以實現(xiàn)向回路系統(tǒng)充氣的目的；從氣瓶2中出來的氣體經(jīng)截止閥V-02到壓縮機(jī)8進(jìn)行壓縮，壓縮后的氣體再經(jīng)調(diào)節(jié)閥V-13進(jìn)入反應(yīng)釜I ;壓力指示器P-01、溫度指示器T-Ol顯示回路中的表壓力和溫度，而流量計F-04檢測進(jìn)入反應(yīng)釜I的氣體流量值。當(dāng)充氣完成后，關(guān)閉截止閥V-O1、截止閥 V-02。
[0026]如果充氣回路中的氣體壓力過高，則應(yīng)降低充氣回路的壓力，需關(guān)閉截止閥V-Ol，打開截止閥V-08、截止閥V-1I，并打開真空泵8，將穩(wěn)壓器3中的氣體緩慢抽出，使充氣回路中的壓力逐漸降低，當(dāng)達(dá)到試驗壓力要求，應(yīng)先關(guān)閉截止閥V-08、截止閥V-11，然后關(guān)閉真空泵8，壓力指示器P-14顯示真空泵8的壓力值，壓力指示器P-13、溫度指示器T-13顯示穩(wěn)壓器3的壓力值和溫度，穩(wěn)壓器3上安裝的安全閥V-09起過載保護(hù)的作用；同時，當(dāng)穩(wěn)壓器3中的水太多時，則通過排水閥V-16將穩(wěn)壓器3內(nèi)過量的水排出，也能達(dá)到降低充氣回路的壓力的目的。
[0027]如果充氣回路中的氣體