天然气水合物实验装置的比较

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不同饱和度的天然气水合物降压分解实验

ｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５８０，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；ＳｈｅｎｚｈｅｎＢｒａｎｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎａｔｕｒａｌｇａｓｈｙｄｒａｔｅ（ＮＧＨ），ａｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙ，ｃｌｅａｎａｎｄｅｉｃｆｉｅｎｔｎｅｗｅｎｅｒｇｙ，ｈａｓｒｅｃｅｉｖｅｄｗｏｒｌｄｗｉｄｅ
ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．ＡｍｏｎｇｔｈｅＮＧＨｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ｄｅｐｒｅｓｓｕｒｉｚａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗａｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｄｅｐｒｅｓｓｕｒｉｚａｔｉｏｎｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｉＳｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒＮＧＨｗｉｈｔｄｉｆｅｒｅｎｔｓａｔｕｒａｔｉｏｎｓ．Ａｈｏｍｅ — ｍａｄｅｏｎｅ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍｉＳｕｓｅｄｏｒｆｓｕｄｔｙｉｎｇｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒＯｆＮＧＨ．Ａｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍａｉｒｎｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＮＧＨｗｉｔｈｄｉｆｅｒｅｎｔｓａｔｕｒａｔｉｏｎｓｉＳｆｏｍｅｒｄｉｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａ．Ｔｈｅｎｔｈｅｙａｒｅｄｉｓｓｏｃｉａｔｅｄｂｙｄｅｐｒｅｓｓｕｒｉｚｉｎｇｓｌｏｗｌｙ．ＤｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｍａｒｎｃｅａｎｄｓａｕｒｔａｔｉｏｎｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆＮＧＨａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：ｈｅｔＮＧＨｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｂｙｄｅｐｒｅｓｓｕｒｉｚａｔｉｏｎｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｓｔａｇｅｓ：ｆｒｅｅｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｈｅｔｅａｒｌｙｓｔａｇｅ，ｇａｓｒｅｌｅａｓｅｆｒｏｍｈｙｒａｄｔｅｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄｓｔａｇｅａｎｄｓｕｒｐｌｕｓｒｅｆｅｇａｓｒｅｌｅａｓｅｉｎｔｈｅｔｈｉｒｄｓａｇｔｅ．Ｉｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄｓｔａｇｅ，ｗｉｔｈＮＧＨｓａｔｕｒａｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｒｏｆｍ１６％ｔｏ４８％，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｒａｔｅｏｆｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｓｉｆｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｓ．ＩｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｈｅｔｅｆｒｅｃｔＯｆＮＧＨｓａｔｕｒａｔｉｏｎｏｎｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒａｔｅｂｖＮＧＨｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｉＳｏｆｎｏｎ — ｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎ．ＨｉｇｈｅｒＮＧＨｓａｔｕｒａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｎａｌａｒｇｅｒｎｇａｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｕｒｔｅｄｅｃｒｅａｓｅ．Ｗｉｍｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｏｕｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ｈｅｔｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆＮＧＨｗｉｔｈｍｅｄｉｕｍｓａｔｕｒａｔｉｏｎ

天然气水合物生成与相平衡曲线的试验分析

过技术手段，解决天然气水合物的大量、快速生成烷（南京上元工业气体厂生产），纯度９９．９９％；氯
的问题是如今摆在眼前的科研难题。借助室内物化钠（山东九重化工有限公司生产），纯度为９４．５％；理模拟实验，本文研究了天然气水合物的生成量和实验所用蒸馏水为实验室自制。
水合物生成以及分解过程中压力一温度曲线的拟合，放缓反应釜内温度的升幅，可以得到更长更精确的拟合曲
线。
关键词：天然气水合物；动力学抑制剂；过冷度；搅拌；相平衡曲线
中图分类号：ＴＥ８９
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７１—０４６０（２０１８）０８—１５８５—０４
摘要：通过改变动力学抑制剂、过冷度、搅拌Байду номын сангаас，借助生成实验装置，分析天然气水合物的生成效果，比
较以上三个条件下的天然气水合物的生成速度和生成量，进而得出以上三个变量的对天然气水合物生成效果的
贡献。结果表明：增加搅拌在天然气水合物生成过程中起主要作用，其次是过冷度以及动力学抑制剂。通过对
ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｇｉｔａｔｉｏｎｐｌａｙｅｄａｍａｊｏｒｒｏｌｅｉｎｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｇａｓｈｙｄｒａｔｅ，ｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙ
ｓｕｐｅｒｃｏｏｌｉｎｇａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓ．Ａｌｏｎｇｅｒａｎｄｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅｃｏｕｌｄｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｆｉｔｔｉｎｇｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｕｒｖｅｏｆｈｙｄｒａｔｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｓｌｏｗｉｎｇｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｔｈｅｒｅａｃｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎａｔｕｒａｌｇａｓｈｙｄｒａｔｅ；Ｋｉｎｅｔｉｃｉｎｈｉｂｉｔｏｒ；Ｓｕｐｅｒｃｏｏｌｉｎｇ；Ａｇｉｔａｔｉｏｎ；Ｐｈａｓｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｃｕｒｖｅ

天然气水合物相平衡的实验研究

天然气水合物相平衡的实验研究
近年来，由于自然天然气的瓶颈，水合物的研究愈来愈受到重视。

天然气水合物相平衡(Gas Hydrate Phase Equilibria, GHPE)是多个研究和应用领域的重要研究领域之一，其研究不仅可以促进天然气储备，而且还可以在开采过程中为海洋环境带来环境问题。

针对GHPE实验研究进行全面性研究，有助于改善GHPE理论，并且可以为理论和应用提供重要的参考，以期更优化的利用天然气和降低海洋环境的影响。

GHPE实验研究主要分为描述性研究和动力学研究。

描述性实验的目的是了解天然气水合物（GH）系统的稳定性以及其形成和溶解条件。

动力学意义上的研究针对表征GH系统过程中GH形成和溶解速率等动力学过程，研究了影响GH形成和溶解速率和条件机制。

由于GHPE实验研究是对天然气与水结合构成的固体难以仿真，因此在实验中使用各种仪器仪表和设备，如温度和压力控制装置、常规和毛细管大孔隙半定容量反应器、包装瓶、高分辨率热重分析仪、宽温度范围的X射线衍射仪、声学、电化学、磁场和色谱等，来识别、表征GH的物理特性，充分发挥这些仪器和装置的功能作用。

通过反复测试，研究人员得出GH系统其中每个组分的计算方法以及其体系各组件之间的交互作用。

GHPE实验研究和分析数据可以帮助我们提出来开采气源的最佳条件，以实现最大程度的利用，且最大程度的减少海洋污染的可能，也可以有效的传递我们的对GH 的理解和未来的研究方向。

因此，GHPE实验研究具有重要的理论和应用价值。

未来，将建立更精确、全面、工程可行的GHPE实验研究方法、技术，以实现GH利用的优化，并最大限度的减少GH开采过程中海洋环境的冲击。

天然气水合物储层温压模拟实验及数值模拟方法

天然气水合物储层温压模拟实验及数值模拟方法天然气水合物是一种在高压高温环境下形成的天然气与水混合物，是一种重要的新型能源资源。

其存在于富含甲烷的海洋沉积物中，具有丰富的储量。

为了开发和利用天然气水合物，需要深入了解和掌握其储层性质。

本文旨在介绍天然气水合物储层温压模拟实验及数值模拟方法。

天然气水合物储层温压模拟实验是通过实验室装置，模拟地下储层的温度和压力条件，研究天然气水合物的生成、分解和运移规律。

该实验通常包括温度控制、压力控制和水合物样品的制备等步骤。

首先，通过恒温槽或电炉等装置控制温度，使其达到储层温度水平。

其次，通过压力控制装置调节和维持实验室环境的压力条件，模拟地下储层的压力状态。

最后，制备天然气水合物样品，通常是通过将甲烷气体和水按一定比例充分混合后进行凝固制备。

数值模拟方法是在储层温压模拟实验的基础上，采用数学和计算机技术进行建模和模拟，以探究水合物储层的温压分布、水合物生成与分解过程以及天然气的产出行为。

数值模拟方法能够辅助实验研究，提供更全面、详细的信息，并且具有节约成本、快速响应、可重复性等优点。

在进行天然气水合物储层温压模拟实验和数值模拟方法时，需要考虑以下几个关键因素。

首先是储层温度和压力的控制。

储层温度和压力是影响天然气水合物生成和分解的重要因素。

实验中需要准确控制这两个参数，以模拟地下储层的真实环境。

在进行数值模拟时，需要获得真实可靠的温度和压力数据，以确保模拟结果的准确性。

其次是水合物样品的制备。

水合物样品的制备是实验研究的基础，对于模拟地下储层的水合物形成和分解过程具有重要意义。

制备水合物样品时，需要准确控制甲烷与水的比例和混合程度，确保样品的稳定性和可靠性。

再次是数值模拟方法的选择和应用。

数值模拟方法有很多种，如有限元法、有限差分法、网格法等。

选择合适的数值模拟方法需要考虑模拟的复杂程度、计算量的大小以及结果的准确性等因素。

在应用数值模拟方法时，需要根据实际情况合理设定模型参数和边界条件，以获得可靠的模拟结果。

天然气水合物的研究与开发

天然气水合物的研究与开发天然气水合物（Natural Gas Hydrates，简称NGHs）是一种在特定条件下形成的固态结构，由天然气分子以水分子形成的晶体结构。

在自然界中，NGHs广泛分布于陆地和海洋之中，是一种重要的新能源资源。

本文将从NGHs的形成机制、地理分布、开发前景以及研究与开发进展等方面进行详细阐述，以加深对NGHs的认识。

首先，NGHs的形成机制是指在一定的温度和压力条件下，天然气分子与水分子形成稳定的晶体结构。

NGHs的形成需要特定的压力和温度条件，一般在深海及寒冷地区的沉积物中存在较为丰富。

在这些地区，水合物可通过天然气溶解在水中并与水形成晶体而形成。

NGHs的形成条件相对较为苛刻，通常要求温度低于0°C和压力高于零度压力。

NGHs的地理分布广泛，主要存在于深海和季节性寒冷地区的沉积物中。

据估计，全球水合物资源量巨大，达到约2.8×1017立方米的天然气，相当于传统石油和天然气资源储量的数倍。

深海中的NGHs资源最为丰富，其中包括大西洋、太平洋、印度洋和北冰洋等深海区域。

此外，季节性寒冷地区，如北极和西伯利亚，也是重要的NGHs资源区。

NGHs作为一种潜在的能源资源，具有巨大的开发前景。

首先，NGHs的资源量巨大，可为全球能源消耗提供巨大的补充；其次，NGHs的燃烧产物相对于传统燃煤和石油相对清洁，减少大气污染物净排放。

此外，NGHs的开采和利用对环境影响相对较低，对全球气候变化具有积极的影响。

因此，NGHs的开发是当前能源领域的研究热点之一。

目前，关于NGHs的研究与开发已经取得了一定的进展。

在研究方面，人们对NGHs的形成机制、分布规律及资源量进行了深入研究。

通过实验室模拟和航次观测等手段，开展了大量的水合物研究。

在开发方面，人们提出了多种开发利用技术，如钻井开采、热解开采和化学开采等。

此外，还积极推动国际合作，加强技术交流与合作，在NGHs的开发与利用方面取得了一定的进展。

天然气水合物的开发利用技术分析

天然气水合物的开发利用技术分析天然气水合物是一种天然气的新型储存形式，是由甲烷和水分子结晶形成的，储存量极其巨大。

因此，发掘和利用这种天然气储量已成为全球能源界和科技界的研究热点之一。

本文将对天然气水合物的开发利用技术进行分析。

一、天然气水合物的开采技术天然气水合物的开采技术主要有以下几种：钻孔法、注水法、热解法和超声波荡涤法。

1. 钻孔法钻孔法是使用钻探设备在海底或陆地上开采水合物的一种方法。

通过钻孔设备将泥沙层和水合物层分离，然后以泥浆或水将水合物层中的水分冲刷掉，从而破坏了水合物的晶体结构，使之变化成气体。

这种方法适用于水合物分布较为均匀、饱和度高的海域和陆地。

2. 注水法注水法是将淡水或高压水注入到水合物层中，使之溶解成气体，然后通过开采口抽取天然气。

该方法不仅可用于海底，也可用于陆地上，但它在开采效率、生产成本等方面存在一定的局限性。

3. 热解法热解法是利用热量将水合物层的结构破坏，从而释放天然气的一种方法。

发展迅速、效果明显，但是热能的使用成本较高。

目前这种方法还处于研究阶段。

4. 超声波荡涤法超声波荡涤法是利用超声波对水合物层进行荡涤，从而使天然气释放。

这种方法可以在不破坏水合物结构的情况下实现气体释放，不会对环境造成不良影响。

然而，该技术的高成本和复杂性限制了其应用范围。

二、天然气水合物的输送技术天然气水合物采集后需要输送至加工厂进行加工和利用，主要的输送技术有管道输送、船运输和悬浮巨型平台输送。

1. 管道输送管道输送是一种传统的气体输送方式，它是将水合物压缩成气态后装入管道中，通过锚定在海底的管道输送至加工厂。

该方法可靠性高、成本低，但需要大规模基建，而且对环境产生一定影响。

2. 船运输船运输是将水合物转运至市场的一种常见方式。

这种方法适用于水合物储量分布较为分散的海域，便于灵活调配资源。

但是它的运输成本较高，需要专门的运输船只。

3. 悬浮巨型平台输送悬浮巨型平台输送是一种新型的输送方式，它可以充分利用海洋空间，通过巨型平台将水合物输送至加工厂。

天然气水合物合成实验

2009年第4期　总第170期低　温　工　程CRY OGEN I CSNo 14　2009Sum No 1170天然气水合物合成实验祁影霞　杨　光　汤成伟　张　华(上海理工大学能源与动力学院　上海　200093) 摘　要:为提高天然气水合物的生产效率及储气密度,在专门设计的水合物合成实验装置上,进行了纯甲烷水合物的合成实验。

实验结果表明:对于纯净甲烷水合物,压力越高,合成速率越大;但当压力大于5MPa 时,压力的提高对生成速率的影响不大。

水合物合成前抽真空时间越长,生成的水合物吸收的气体量越大,表明抽真空可以排出水中溶解的气体,提高水合物的储气密度。

关键词:水合物　甲烷　合成速率中图分类号:T B663、TK12 文献标识码:A 文章编号:100026516(2009)0420011204 收稿日期:2009203227;修订日期:2009206230基金项目:上海市浦江人才计划(08PJ1408300)、上海市重点学科建设项目(S30503)资助。

作者简介:祁影霞,女,45岁,博士、讲师。

Forma ti on exper im en t of na tura l ga s hydra teQ i Yingxia Yang Guang Tang Cheng wei Zhang Hua(School of Energy and Power Engineering,University of Shanghai for Science and Technol ogy,Shanghai 200093,China ) Abstract :I n order t o increase the p r oducti on efficiency and st ored gas density of natural gas hydrate,pure methane for mati on hydrate tests were carried out on a s pecial designed hydrate f or mati on apparatus .The experi m ent results indicate that,f or pure methane hydrates,the for mati on rate increases with p ressure,but the increase of p ressure has no obvi ous effects on the f or mati on rate when the p ressure is higher than 5MPa .The l onger vacuu m ing ti m e before the f or mati on of hydrates results in the larger a mount of gas ab 2s orbed in for med hydrates,which indicates that vacuu m ing can make the gases diss olved in the water release off and increase the st ored gas density of the hydrates .Key words :hydrates;methane;f or mati on rate1　引　言天然气水合物是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的固态笼状化合物,主要存在于海底或陆地冻土带内[1]。

天然气水合物生成焓的实验研究

天然气水合物是指由天然气和水组成的混合物，它在某些条件下可以生成焓。

焓是一种能量的物理量，常用来衡量物质发生化学反应时所释放或吸收的能量。

在实验研究中，可以采用不同的方法来研究天然气水合物生成焓的情况。

例如，可以采用加热法来研究天然气水合物生成焓的过程。

在这种方法中，首先将天然气水合物装入实验装置中，然后加热该装置。

随着温度升高，天然气水合物中的水分子会开始分解，释放出氢气和氧气，同时也会释放出焓。

此外，还可以采用催化剂法来研究天然气水合物生成焓的情况。

在这种方法中，首先将天然气水合物与催化剂混合，然后加热该混合物。

催化剂可以促进天然气水合物中水分子的分解反应，从而使天然气水合物生成焓。

通过实验研究，可以了解天然气水合物在不同条件下生成焓的情况，为进一步开发和应用天然气水合物提供理论依据。

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[ 2] [ 4, 5]
图2
静态法实验装置示意图
1 2 2 实验过程在实验前用蒸馏水把反应釜清洗两次, 然后用实验气体进行吹扫 , 最后抽真空。在反应釜中注入适量的蒸馏水和气体 , 用观察法和图形法分别测量了气体水合物的相平衡条件。观察法[ 6, 7] 通常采用恒温压力搜索法 , 见图 3,
26天然气源自与石油2004 年
在实验装置中设置了一个缓冲罐。缓冲罐的容积为 12 L, 最高使用压力为 15 M Pa。水合物形成过程中的耗气量由流量计测定, 其重复精度和准确度均为量程的 0. 2% 。流量显示仪表可同时显示瞬时流量和累积流量。利用数据采集系统进行流量、温度和压力的采集。
求较高 , 不能用于无气相系统, 但画图法是测量油气系统水合物相平衡点的唯一方法, 因为过程中有乳状液生成而导致观测条件恶劣 , 无法使用可视法。可视法、画图法各有优缺点 , 做气体水合物相平衡实验时, 应根据实验条件 , 实验内容等具体条件来选择实验方案。
图4
恒压过程 V - T 图
1
天然气水合物实验装置
天然气水合物实验装置按实验方法分为动态法
收稿日期 : 2004 09 20 基金项目 : 辽宁省自然科学资金资助项目 ( 20032154) 作者简介 : 周月 ( 1979 ) , 女 , 辽宁省铁岭市人 , 现为辽宁石油化工大学油气储运工程专业研究生。电话 : ( 0413) 6863563。
达卧线 Propak 公司橇装脱水装置试运分析
梁平,梁
1
玲 , 王大勋 , 唐
2
1
柯
3
( 1 重庆石油高等专科学校 , 重庆 400042; 2 重庆气矿人劳部 , 重庆 400021; 3 中国航空油料重庆分公司 , 重庆 401120) 摘要:
为了改善达卧线输气现状 , 在沿线安装了从加拿大 Propak 公司部分引进的天然气
关键词 :
天然气水合物; 实验装置 ; 比较
文献标识码 : A
中图分类号 : O742 6; T E642
天然气水合物
[ 1]
( Nat ural Gas H ydrat e, 简称
装置和静态法装置。 1 1 动态法装置动态法实验装置是一种流动式实验设备 , 气体从入口进入实验系统, 而后与装置中的水混合, 混合物在一定的温度压力下生成气体水合物。 1 1 1 实验装置实验装置如图 1 [ 2, 3] 所示 , 实验装置主要包括反应釜、恒温水浴、温度与压力测量仪表、流量计和数据采集系统等。装置的核心是高压反应釜 , 容积为 1 L , 最大工作压力 20 M Pa, 工作温度范围 - 15~ 100 。采用无级调速永磁旋转搅拌装置 , 叶片采用双层布置 , 转速调节范围为 0~ 1 000 r/ m in 。反应釜的温度由恒温水浴控制 , 恒温水浴的控温精度为 0. 01 。反应釜内的温度由 2 个 Pt100 铂电阻测量, 压力调节阀前后的压力由 2 个 0 25 级精度的压力表测量 , 压力调节阀前的压力表测量范围为 0~ 25 M Pa, 压力调节阀后的压力表测量范围为 0~ 10 MPa 。为确保进入反应釜气流的稳定并防止气流回流造成危害,
NGH ) 是指由水和烃类甲烷、乙烷、丙烷、异烃气体分子及非烃类氯气、二氧化碳以及硫化氢等气体分子在一定的温度和压力条件下所形成的结晶状笼形化合物, 其中水分子借助氢键形成结晶网络, 网络中的孔穴内充满轻烃、重烃或非烃分子。水合物早期的研究主要是为了解决油气工业生产过程中管道和设备的堵塞问题。随着在海洋和冻土带中大量天然气水合物的发现 , 其作为未来潜在能源得到许多国家政府和科研工作者的重视。另外, 利用水合物处理二氧化碳温室气体和水合物储运天然气储气新技术也日益受到重视。总之, 气体水合物技术的实际应用已从最初的石油、天然气工业扩展到化工、能源、环境保护等领域。天然气水合物的实验装置是水合物研究的基础 , 为水合物的应用提供基本数据。
据的高压 PVT 装置 [ J] . 分析测试学报 , 2001, 20( 4) :
第 22 卷第 4 期 2004 年 12 月文章编号 : 1006 5539 ( 2004) 04 0028 04
天
然气与石油 Natural Gas And Oil
Vol. 22, No. 4 Dec. 2004
第 22 卷第 4 期 2004 年 12 月文章编号 : 1006 5539 ( 2004) 04 0025 03
天
然气与石油 Natural Gas And Oil
Vol. 22, No. 4 Dec. 2004
天然气水合物实验装置的比较
周月, 陈保东, 张彬
( 辽宁石油化工大学机械工程学院 , 辽宁抚顺 113001) 摘要:
量计来控制压力; 流量显示仪表同时显示瞬时流量和累积流量 , 可直接地观测温度、压力、过冷、过压等因素对水合物含气率的影响。蓝宝石实验装置是可视化的实验装置, 借助成像系统放大 , 可清楚地观察气体水合物的形成、分解过程; 系统压力通过改变系统容积来实现 , 可进行等温、等压及等容操作; 该装置的突出优点是能准确地测量水合物生成时的相平衡压力、温度, 相对误差较小 , 结果准确可靠。
为 25. 4 mm, 最大工作体积为 78 cm 3 ( 包括活塞和搅拌子 ) , 最大工作压力为 20 MP a, 工作温度范围是 - 90~ 150 。高压釜为全透明, 并配有冷光源。高压釜中体系的压力由高压手动计量泵调节。釜中还带有一个密封活塞 , 可将增压流体与实验体系隔开。恒温空气浴: 在- 20~ 100 范围内 , 控温精度和均匀度分别为 0. 1 和 0 3 。温度和压力测量仪表: 体系的温度由 P t100 型精密铂电阻测定 , 精度为 0. 1 。体系压力由一个精度为 0 1 级, 压力量程为 0~ 25 M Pa 的 HE ISE 精密压力表和一个可变量程压力传感变送器共同测定 , 测压误差为 0. 025 M Pa, 温度和压力由计算机数据自动采集系统采集和储存。搅拌系统 : 安装在恒温试验箱顶部的直流变速电机 , 通过一个凸轮传动装置带动套在高压釜外的马蹄型永久磁铁, 使之进行上下往复运动 , 高压釜内的磁性搅拌子则随着永久磁铁作相应的上下往复运动 , 从而完成对釜内体系的搅拌。计算机数据自动采集系统: 该系统主要由数据自动采集板 , 整流滤波板和计算机三部分组成, 可实现实验数据的采集及监控。
图1
动态法实验装置示意图
1 1 2 实验过程在实验前用蒸馏水把反应釜清洗两次, 并用实验气体进行吹扫, 然后抽真空。在反应釜中注入 300 g 左右的蒸馏水 , 水量用精度为 0. 01 g 的电子天平称量。开启缓冲罐 , 调节压力调节阀, 给反应釜充气 , 使反应釜中压力达到实验设定压力。在实验过程中保持压力阀的开度不变 , 以保证水合物形成过程中反应釜内的压力稳定。开启水浴, 调节恒温水浴的温度, 使反应釜中的温度达到实验温度预设值 , 当反应釜温度达到设定值并稳定后, 保持恒温水浴的温度不变。反应釜中压力和温度稳定后 , 打开流量计, 进行气体流量的计量。实验过程中水合物形成时 , 流量计读数突然增大, 反应釜中水相温度也有明显上升( 水合物形成放热) 。水合物形成过程中利用数据采集系统记录流量及反应釜内的温度、压力值。 1 2 静态法装置静态法实验装置在水合物的研究史上有很重要的地位。 1 2 1 实验装置可视化高压流体测试装置主要由高压釜、恒温空气浴、温度压力测量仪表、搅拌系统及计算机数据自动采集系统五个部分组成, 实验装置见图 2
天然气水合物是一种类似冰的笼形晶体水合物。水合物早期的研究主要是为了解
决油气工业生产过程中管道和设备的堵塞问题 , 随着在海洋和冻土带中大量天然气水合物的发现, 天然气水合物作为未来潜在能源得到许多国家政府和科研工作者的重视。天然气水合物的实际应用已从最初的石油、天然气工业扩展到化工、能源、环境保护等领域。天然气水合物的实验装置是水合物研究的基础, 为水合物的应用提供基本数据。水合物实验装置按实验方法可分为动态法实验装置和静态法实验装置。通过对两类实验装置的结构组成、性能指标、作用功效等详细的比较和研究, 得出其各自的应用特点, 充分开发实验装置的各项功能。在今后的研究工作中可依据要求选择合适的实验装置, 以便开展更深入更实际的研究工作。
。
高压釜: 为 JEFRI 高压蓝宝石全透明釜, 内径
第 22 卷第 4 期
周
月, 等 : 天然气水合物实验装置的比较
27
即先确定一个温度并保持不变 , 通过改变反应釜中活塞位置来调节压力。在相平衡实验开始时, 当反应釜温度达到设定值 , 为减少水合物形成诱导时间 , 可使反应釜中压力高于相平衡预测值 1 0 M Pa 左右, 反应釜中生成大量水合物 , 然后降低压力使水合物分解 , 重复上述步骤一次。提高反应釜中的压力生成水合物, 再降低压力使之分解 , 直至水合物形成 / 分解压差 ! 0. 05 M Pa, 这时的压力即为对应温度条件下的相平衡压力。
3
结论
本文对两种实验装置的结构组成、性能指标、作
用功效等做了详细的阐述和比较。动态法实验装置能够直接观测各种条件对水合物含气率的影响; 静态法实验装置相对误差较小 , 可准确测量水合物生成、分解的相平衡条件。研究人员可依据实际研究工作的要求选择合适的实验装置。
参考文献 : [ 1] 樊栓狮 , 郭彦坤 , 石 10 12. [ 2] 郑新 , 孙志高 , 樊栓狮 , 等 . 天然气水合物储气实验研究[ J] . 天然气工业 , 2003, 23( 1) : 95 97. 磊 , 等 . 测定气体水合物相平衡数