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原文传递一种含天然气水合物土制样设备及其成样方法

专利名称：	一种含天然气水合物土制样设备及其成样方法
摘要：	本发明公开了一种含天然气水合物土制样设备及其成样方法，包括土‑冰粉混合物，还包括反应釜、冷冻室、液压泵、缓冲容器、气缸、活塞、活塞杆、真空泵、气瓶、盘管、冷浴、法兰、减压阀、球阀、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、三通和四通。本发明通过改进冰种子法“先压制成型，再反应生成水合物”的程序，将混合、反应、压制成型和储存集成于一体，解决进气难的问题，避免低温操作，制样过程全部在可控的温度和压力的环境下进行，以减少不可控因素对制样效果的不利影响，能获得均匀的、组分明确的含天然气水合物土试样。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	湖北理工学院
发明人：	陈合龙;田慧会;颜荣涛
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910317293.9
公开号：	CN110118678A
代理机构：	北京中索知识产权代理有限公司
代理人：	张秀华
分类号：	G01N1/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	435003 湖北省黄石市下陆区桂林北路16号
主权项：	1.一种含天然气水合物土制样设备，包括土-冰粉混合物(1)，其特征在于，还包括反应釜(2)、冷冻室(5)、液压泵(8)、缓冲容器(9)、气缸(6)、活塞(7)、活塞杆(71)、真空泵(10)、气瓶(11)、盘管(20)、冷浴(21)、法兰(3)、减压阀(14)、球阀(4)、第一截止阀(15)、第二截止阀(16)、第三截止阀(17)、第四截止阀(18)、第五截止阀(19)、三通(25)和四通(26)，所述反应釜(2)和冷冻室(5)通过法兰(3)和球阀(4)相连通，所述气缸(6)和活塞(7)通过活塞杆(71)相连接，所述法兰(3)安装于反应釜(2)的顶端，所述反应釜(2)的底端和三通(25)通过管线相连，所述三通(25)和四通(26)通过管线相连，所述第一截止阀(15)安装于三通(25)和四通(26)之间的管线上，所述真空泵(10)和四通(26)的顶端通过管线相连接，所述第二截止阀(16)安装于真空泵(10)和四通(26)之间的管线上，所述缓冲容器(9)的顶端和四通(26)通过管线相连接，所述气瓶(11)和四通(26)通过管线相连接，所述减压阀(14)和第三截止阀(17)连接于气瓶(11)和四通(26)之间的管线上，所述缓冲容器(9)的右端底部和三通(25)通过管线相连接，所述第四截止阀(18)安装于缓冲容器(9)和三通(25)之间的管线上，所述液压泵(8)和缓冲容器(9)的左端底部通过管线相连接，所述第五截止阀(19)安装于液压泵(8)和缓冲容器(9)之间的管线上，所述盘管(20)缠绕于反应釜(2)的外表面上，且盘管(20)的外侧端部和冷浴(21)连通形成回路。 2.根据权利要求1所述的一种含天然气水合物土制样设备，其特征在于，所述冷冻室(5)包括上盖(22)、下底(23)和腔体(24)，且所述上盖(22)和下底(23)由钢材料制作而成，所述腔体(24)为有机玻璃，且腔体(24)的内部沿中空的试样孔开设有若干用于灌入液氮的小孔。 3.根据权利要求1所述的一种含天然气水合物土制样设备，其特征在于，所述缓冲容器(9)的顶端分别连接有压力表(12)和温度表(13)。 4.根据权利要求1所述的一种含天然气水合物土制样设备，其特征在于，所述反应釜(2)、冷冻室(5)和球阀(4)的内径相同，且活塞(7)的直径小于反应釜(2)和冷冻室(5)的内径0.1mm，所述活塞(7)的端部安装有密封圈。 5.根据权利要求1所述的一种含天然气水合物土制样设备，其特征在于，所述冷浴(21)为低温恒温水槽。 6.一种基于含天然气水合物土制样设备的成样方法，其特征在于，包括以下步骤： A.将土-冰粉混合物(1)填入反应釜(2)中；将反应釜(2)连上法兰(4)和三通阀(25)；开启冷浴(21)，给反应釜(2)降温；冷浴(21)和盘管(20)回流连接，使得反应釜(2)从步骤A开始始终保持冷却状态； B.开启真空泵(10)，打开第一截止阀(15)、第二截止阀(16)和球阀(4)，关闭第三截止阀(17)和第五截止阀(19)，对反应釜(2)、缓冲容器(9)、冷冻室(5)和管线进行抽真空； C.开启气缸(6)将活塞(7)推至反应釜(2)中，然后关闭气缸(6)； D.关闭第一截止阀(15)、第二截止阀(16)、第四截止阀(18)，打开第三截止阀(17)，开启减压阀(14)，给缓冲容器(9)内充入甲烷气体； E.关闭第三截止阀(17)，打开第一截止阀(15)，第四截止阀(18)，给反应釜(2)充入甲烷气体，利用高速气流搅拌土-冰粉混合物(1)； F.开启液压泵(8)，设置输出压力，打开第五截止阀(19)，给缓冲容器(9)中的甲烷气体加压； G.调节冷浴(21)的温度至0℃，冰粉与甲烷气体在反应釜2内部发生反应生成水合物； H.关闭第一截止阀(15)，打开第四截止阀(18)，开启气缸(6)，压制试样至预定尺寸； I.关闭第四截止阀(18)，打开第一截止阀(15)，调高液压泵(8)的压力，同时启动气缸(8)，带动活塞(7)和试样至冷冻室(5)中，然后关闭球阀(4)，此时活塞7的端部位于冷冻室5的上方,往冷冻室(5)的腔体中注入液氮，断开法兰(3)； J.打开球阀(4)，开启气缸(6)，将试样推出冷冻室(5)，取出制备好的试样。 7.根据权利要求6所述的一种基于含天然气水合物土制样设备的成样方法，其特征在于，所述制备好的试样的水合物含量的确定方法如下： (1)步骤D结束时，记录压力表(12)和温度表(13)的读数，根据Redlich-Kwong方程计算缓冲容器中容纳的甲烷气体的摩尔量： (2)步骤G结束时，再次记录压力表(12)和温度表(13)的读数，根据Redlich-Kwong方程计算缓冲容器中容纳的甲烷气体的摩尔量； (3)将以上计算得到的甲烷气体的摩尔量相减，得到甲烷水合物中含有甲烷的摩尔量，即为甲烷水合物的摩尔量。
所属类别：	发明专利