天然气水合物合成实验装置研究进展

第44卷第3期 当 代 化 工 Vol. 44，No. 3 2015年3月 Contemporary Chemical Industry March，2015

收稿日期： 2014-10-06

作者简介： 牛冉（1990-），女，辽宁阜新人，硕士研究生在读，研究方向：油气长距离输送技术。E-mail：niuran0331@https://www.wendangku.net/doc/b04974146.html,。

天然气水合物合成实验装置研究进展

牛 冉1，王 岳1，张 铄1，胡志勇1,2

（1. 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院， 辽宁 抚顺 113001； 2. 中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，山东 青岛 266071）

摘 要： 根据天然气水合物合成实验装置现状，介绍了天然气水合物试验装置主要组成，并根据各个组成的不同特征，对水合物生成实验装置进行了分类。对比了不同种类装置的特点及优缺点，为今后不同需求的实验室装置的引进与改造提供了意见。 关 键 词：天然气水合物；实验装置；分类

中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）03-0548-03

Research Progress of Natural Gas Hydrate Synthesis Experiment Devices

NIU Ran 1，WANG Yue 1，ZHANG Shuo 2，HU Zhi-yong 1, 2

（1. College of Petroleum Engineering , Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China ；

2. College of Architecture and Storage Engineering , China University of Petroleum, Shandong Qingdao 266071，China ）

Abstract : Based on natural gas hydrate synthesis experiment device status, main gas hydrate test devices were introduced; and according to the different characteristics of each composition, the experimental devices of hydrate formation were classified. Advantages and disadvantages of different types of devices were compared, which could provide some advice on introduction and transform of the laboratory equipments in the future. Key words : Gas hydrate; Experiment device; Classification

1 合成天然气水合物的意义

天然气水合物（NGH，natural gas hydrates）是一种由轻烃和水在低温高压的条件下形成的一种具有空间点阵结构的化合物。虽然天然气水合物在实践中首次被发现是在1934年在前苏联的输气管道

发生堵塞事件中[1]

，但早在1810年英国科学家Davy 在实验室就初次合成了天然气水合物。经证明，单位体积的水合物可储存自身体积160倍的气体。同时，水合物储存所需空间小且条件较容易获得，因此将天然气以水合物的形式进行储运可减少由于气体所需空间巨大而增加的成本。

2 天然气水合物合成装置的结构

通过对比现有的天然气水合物合成装置，发现天然气水合物生成装置主要由三部分构成：高压反应系统、恒温制冷系统及测试及辅助系统。这些装置的基本原理一致，即天然气与水或水蒸气在恒低温的高压反应釜中发生分子间相互作用进而生成水合物。 2.1 高压反应系统 2.1.1 可视与不可视

高压反应系统即装置的核心部分，反应釜。从外观上看，反应釜可分为两类：可视反应釜与不可

视反应釜[2]

。

不可视反应釜通常体积较大，由不锈钢铸造而成。1990

年我国与苏联学者合作在实验室里首次合

成了天然气水合物就是利用这种不可视反应釜[3,4]

。当时设备十分简陋，由钢瓶、恒温浴、高压容器、压力表和温度计等组成见图1。由于没有搅拌设备，通过人工摇晃容器加快反应速率。

图1 不可视反应釜简图

Fig.1 Invisible reaction kettle diagram

可视反应釜又分为部分可视和全部可视。部分可视是指通过在反应釜中加装对称管式透镜实现对气、水界面部分的可视，透镜一般为经特殊处理的