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高低温水合物反应系统

高低温水合物反应系统

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【概要描述】

高低温水合物反应系统

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北京世纪森朗公司,水合物反应系统适用于CH4水合物与CO2水合物实验体系,由反应系统、搅拌系统、加热系统、备压系统、真空系统组成。

天然气水合物是甲烷气与水在低温、高压条件下生成的一种非化学计量的笼形固态化合物,其普遍存在于深海地层和永久冻土层中。除了分布广泛,可燃冰的资源储量也十分巨大,根据现有数据的预估可燃冰资源量相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的两倍,为了满足不断增长的能源需求,人们不约而同地把目光投向海洋可燃冰开采和深层钻井开采等领域。但是如何经济高效、安全地将天然气从水合物中开采出来是决定该能源大规模利用的前提条件。

关于开采天然气水合物的方法有热激法、降压法、注抑制剂法和置换法等,热激法和降压法分别通过提高温度和降低压力使得天然气水合物分解;抑制剂是向天然气水合物层中注入某些化学试剂,如盐水、甲醇、乙二醇、丙三醇等,从而破坏天然气水合物藏的相平衡条件,促使天然气水合物分解;CO2置换开采法主要是将CO2注入到天然气水合物储藏置换开采出天然气,同时将CO2气体以水合物的形式埋存于海底。这样既可以开采甲烷同时封存并减少CO2。无论是直接注热还是降压、置换以上各种天然气水合物开采方法均涉及能量变化过程,能量效率也成为了衡量天然气水合物开采方法经济性的一个重要指标。

获得天然气水合物开采过程中注热量与产热量的定量关系,对于指导水合物开采过程,提高开采的效率及经济性极具价值。目前利用注热等方法开采天然气水合物的实验室研究往往也都需要进行热量衡算。然而目前实验用的反应釜内部都与外界环境都存在着热交换,因此实验注入的热量并未完全被吸收利用,会有一部分热量散失到环境中,并且随着外界环境的变化,反应釜内部与环境的传热速率也发生改变,散失的热量也会发生改变,这对于实验的重复性及准确性都是不利的,因此在现有的实验条件下很难准确获得天然气水合物的吸热量与产热量的定量关系。为了避免不必要的能量损失、探究注热量与水合物产热量的定量关系以及研究绝热环境中天然气水合物置换开采过程,减弱反应釜内外的热交换、提高反应釜的绝热性尤其重要,因而世纪森朗水合物反应系统,营造了一个绝热环境,满足绝热反应的操作要求,可用于天然气水合物的注热、降压、置换等各种实验研究。

世纪森朗高低温水合物反应系统操作过程及方法:

打开反应釜的釜盖,向釜内加入蒸馏水后固定反应釜卡环,密封反应釜。再通过反应釜上端的进气口输入甲烷气体至10MPa,将搅拌桨开启,转速设定为500r/min,再打开油浴循环设备,进行温度控制,油浴设备的供液口和内层夹套进液口连接,回液口与内层夹套出液口连接,通过在内层夹套内进行导热介质的循环来控制反应釜内温度,控制温度设定为2℃。以上操作完成后,实时监控记录反应釜内的温度压力数据,获得水合物生成进度。待反应釜内压力稳定在4MPa后,视为水合物生成完成,之后解除内层夹套与油浴循环设备的连接,并将内层夹套中的导热介质排空,密封内层夹套的下部开口,利用真空泵通过内层夹套的上部开口对夹套进行抽真空操作,待内层夹套内压力低于10pa后将内层夹套的上部开口密封,这样便形成了一个真空体系。之后将外部空气浴加热打开,且水浴设备的控制温度由反应釜内的温度传感器提供反馈,与反应釜内实时温度保持一致,减少了反应釜内外温差,实现反应釜内的绝热。在釜内水合物温度为2℃,外界环境温度30℃且不进行其他操作的情况下,该绝热反应釜可使釜内的水合物日分解量低于5%,釜内的水合物生成量及分解量可利用所获得的温度压力数据通过PR方程计算得出,并且在釜内温度2℃,环境温度30℃的条件下,该反应釜能使得反应釜内温度自然上升速率低于1℃/天,满足水合物绝热实验需求。

 

 

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