一種往復翻轉式生成均勻氣體水合物的實驗裝置的製作方法
2023-04-29 06:53:36
本實用新型屬於氣體水合物生成技術領域，具體是一種往復翻轉式生成均勻氣體水合物的實驗裝置。
背景技術：
氣體水合物是由氣體分子(如甲烷、二氧化碳、氮氣、硫化氫等)與水在一定溫度和壓力(一般為低溫高壓)下生成的非化學計量的固體結晶物質。氣體水合物是一種高密度能量物質，具有製備技術條件簡單、性能穩定、儲存安全等特點。近年來，隨著氣體水合物研究的深入，發現利用氣體水合物進行氣體分離及儲運可以成為一種新型高效的工業技術。
常規製備水合物樣品均採用單純的注水注氣生成方式，並且通常採取從一個或少數幾個點注入氣液的方式，氣液在沉積物中的分布具有很大的隨機性，導致水合物生成以後在沉積物中呈非均勻分布狀態。
在研究中，發現攪拌對水合物的生成動力學性質，特別是誘導時間和儲氣量的影響很大。目前現有的攪拌技術均為內部機械攪拌或磁力攪拌。攪拌時，反應容器內部放置有機械攪拌漿或磁子。這兩種方式都存在缺點：一是氣水界面水合物的生成結塊會阻礙下部水合物的繼續生成，機械攪拌漿或磁子也會被生成的水合物塊固結，無法完成攪拌混合任務；二是在水合物生成後的運輸過程中，機械攪拌漿或磁子與水合物連成一體，無法取出。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種往復翻轉式生成均勻氣體水合物的實驗裝置，以生成完全均勻的氣體水合物。
本實用新型是通過以下技術方案來實現的：
一種往復翻轉式生成均勻氣體水合物的實驗裝置，包括供氣單元、溫度控制單元、反應釜、往復翻轉式攪拌單元、排氣單元和數據採集處理單元，所述供氣單元包括氣瓶罐和進氣閥，用於向反應釜中注入氣體；所述溫度控制單元包括恆溫水浴，其配備有用於放置反應釜的水夾套，用於控制反應釜的溫度；所述排氣單元包括真空泵和排氣閥，用於排出反應釜的氣體；所述數據採集處理單元包括溫度傳感器、壓力傳感器、數據採集控制器和計算機，所述數據採集控制器通過溫度傳感器和壓力傳感器自動測量反應釜中的溫度和壓力，並將其送往計算機進行處理；所述往復翻轉式攪拌單元包括往復翻轉式攪拌裝置，所述往復翻轉式攪拌裝置可使反應釜進行180度的往復式上下翻轉。
進一步地，所述往復翻轉式攪拌單元還包括攪拌控制臺，所述攪拌控制臺用於對往復翻轉式攪拌裝置的速度進行調整。
氣體水合物生成實驗採用恆容法進行。將裝有待反應水的反應釜和供氣管線抽真空後，開啟進氣閥門充入待反應氣體；關閉所有閥門口，啟動溫度控制單元和往復翻轉式攪拌單元，進行水合物生成過程。通過數據採集處理可以判斷反應釜中體系的水合物生成進展。待反應完全結束，可以取出反應釜，進行水合物法氣體儲運應用。
與現有技術相比，本實用新型的實驗裝置具有如下優點：
1.通過往復翻轉式攪拌單元，使反應釜進行180度的往復式上下翻轉，利用重力來使氣液充分混合，從而實現生成完全且均勻的氣體水合物，提高氣體儲運的效率；
2.反應容器中沒有機械攪拌漿或磁子的殘留，反應容器可以直接取出，進行下一步運輸操作。
附圖說明
圖1是本實用新型的實驗系統流程示意圖；
圖中附圖標記含義；1、氣瓶罐，2、進氣閥，3、恆溫水浴，4、反應釜，5、數據採集處理裝置，6、計算機，7、真空泵，8、排氣閥，9、往復翻轉式攪拌裝置。
具體實施方式
實施例
參閱圖1，一種往復翻轉式生成均勻氣體水合物的實驗裝置，包括供氣單元、溫度控制單元、反應釜、往復翻轉式攪拌單元、排氣單元和數據採集處理單元，所述供氣單元包括氣瓶罐1和進氣閥2，用於向反應釜4中注入氣體；所述溫度控制單元包括恆溫水浴3，其配備有用於放置反應釜的水夾套，用於控制反應釜4的溫度；所述排氣單元包括真空泵7和排氣閥8，用於排出反應釜4的氣體；所述數據採集處理單元包括溫度傳感器、壓力傳感器、數據採集控制器5和計算機6，所述數據採集控制器通過溫度傳感器和壓力傳感器自動測量反應釜4中的溫度和壓力，並將其送往計算機6進行處理；所述往復翻轉式攪拌單元包括往復翻轉式攪拌裝置9，所述往復翻轉式攪拌裝置9可使反應釜4進行180度的往復式上下翻轉。
其中，所述往復翻轉式攪拌單元還包括攪拌控制臺，所述攪拌控制臺用於對往復翻轉式攪拌裝置9的速度進行調整。
本實施實例中生成均勻氣體水合物的過程包括如下步驟：
1.將反應釜4中放入待反應水；
2.打開排氣閥8，並啟動真空泵7，排出反應釜及管路中的空氣後關閉排氣閥8和真空泵7；
3.打開進氣閥2，向反應釜4中充入反應氣體至預定壓力後關閉進氣閥2；
4.啟動恆溫水浴3和往復翻轉式攪拌裝置9，使氣體和水在反應釜4中發生水合反應；
5.當數據採集處理裝置5和計算機6顯示系統運行達到穩態平衡後，關閉恆溫水浴3和往復翻轉式攪拌裝置9。
上列詳細說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例並非用以限制本實用新型的專利範圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均應包含於本案的專利範圍中。