[发明专利]一种新能源水合物的高压综合实验装置

说明书

技术领域

本发明属于物理实验装置，尤其涉及一种水合物相平衡、动力学研究的综合实验高压装置。

背景技术

天然气水合物(Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate)，又称笼型包合物，是在一定条件温度、压力下由水和能源气体分子(如CH₄、C₂H₆、C₃H₈等短链烃类气体等)形成的类冰的、非化学计量的笼型结晶化合物。这种物质遇火既可燃烧，俗称“可燃冰”。分子式用M.nH₂O来表示，M代表水合物中的气体分子，n为水合数(即水分子数)。

在水合物研究的早期研究的重点在相平衡，近年来转向水合物形成、分解动力学过程的研究。不管水合物的相平衡研究，还是动力学方面的研究，实际上都是一个水-气-水合物三相平衡变化的过程，任何能够影响相平衡的因素都能够影响水合物形成、分解。因此在实验设备的原位观测、条件可控、精密准确是必不可少的。

各国的科研工作者在进行水合物的实验时所用的多为不可视的不锈钢釜，实验压力在几十兆帕级别，此类设备可用来研究像CH₄等短链烃类等气体的水合物相平衡或动力学研究，而不能进行需要高压的H₂及CO2水合物相平衡和动力学的研究。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够原位观测并实现对常规水合物和H₂及CO2水合物的相平衡以及动力学研究的综合实验高压装置。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明，提供一种新能源水合物综合实验高压装置，包括充气模块、水合物生成和表征装置、温度控制模块和真空模块，其中，

充气模块与水合物生成和表征装置相连通，为其提供一种或多种反应气体；

真空模块与充气模块和水合物生成和表征装置相连通，用以抽真空；

温度控制模块与水合物生成和表征装置相连接，以测量和控制水合物生成和表征装置的温度。

在上述装置中，还包括增压模块，由充气模块提供的一种或多种反应气体流经该增压模块到达水合物生成和表征装置。

在上述装置中，所述增压模块包括过滤器和二级增压器。

在上述装置中，所述水合物生成和表征装置的底面和侧面上设有用于原位监测水合物生成、分解的光学窗口。

在上述装置中，通过光纤将拉曼信号接入所述光学窗口，用来实时观测水合物生成、分解动力学和相平衡等特征。

在上述装置中，所述充气模块包括气瓶、与气瓶中的气体相连通的质量流量计。

在上述装置中，所述充气模块还包括缓冲罐，用于将多种气体混合。

在上述装置中，所述温度控制模块包括水浴或空气浴，以及温度传感器。

在上述装置中，所述温度控制器包括两种，一种设置在水合物生成和表征装置内的，用于测量水合物生成和表征装置的内部温度，另一种设置在水浴中，用于测量水合物生成和表征装置的外部温度。

在上述装置中，还包括与水合物生成和表征装置相连的数据采集模块，用于采集水合物生成和表征装置的温度及压力数据。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、可实现CH₄、H₂及CO₂等水合物的高压合成；

2、可实现CH₄、H₂及CO₂等水合物高压在位动力学等特征表征；

3、系统操作简便、测量精确以及对压力、温度高精度控制。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是根据本发明一个实施例的水合物综合实验高压装置的简化示意图；

图2是根据本发明一个实施例的水合物综合实验高压装置的各组成部分示意图；

图3是根据本发明一个实施例的水合物综合实验高压装置的水合物生成和表征装置示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的水合物综合实验高压装置的简化示意图。如图1所示，该水合物综合实验高压装置包括充气模块、水合物生成和表征装置、增压模块、真空模块、温度控制模块和数据采集模块。以下参见图2，对各个模块做具体描述。