本技術(shù)涉及水合物相平衡條件測(cè)試，尤其涉及一種相平衡條件測(cè)試方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、氣體水合物是氣體與水在一定的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)下生成的一種非化學(xué)計(jì)量的、類冰狀的結(jié)晶化合物，常見(jiàn)的水合物可以包括甲烷(ch4)、二氧化碳(co2)、氫氣(h2)等氣體，以及四氫呋喃(thf)、環(huán)戊烷(cp)等碳?xì)浠衔?。水合物的生成過(guò)程是水合物、水、氣體之間達(dá)到平衡狀態(tài)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程會(huì)受到溫度、壓力變化的影響而發(fā)生變化。水合物相平衡是指氣體水合物在一定的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)條件下生成，并達(dá)到相態(tài)體系動(dòng)態(tài)平衡。

2、對(duì)氣體水合物相平衡的測(cè)試是研究氣體水合物的基礎(chǔ)。目前測(cè)試氣體水合物相平衡條件的方法主要有觀察法和圖形法。觀察法需要大量的時(shí)間來(lái)觀察反應(yīng)釜中氣體水合物的生成和分解過(guò)程，從而確定氣體水合物的相平衡條件，但由于觀察過(guò)程中不可避免地受到人為因素的影響，會(huì)產(chǎn)生不同的測(cè)量結(jié)果。圖形法主要包括定溫、定容、定壓三種方法。在圖形法中，溫度、體積、壓力三個(gè)參數(shù)中的一個(gè)保持不變，改變其余兩個(gè)參數(shù)中的一個(gè)，使氣體水合物生成或分解，然后做出整個(gè)過(guò)程的關(guān)系圖，通過(guò)關(guān)系圖確定氣體水合物的相平衡條件。無(wú)論是觀察法還是圖形法都存在測(cè)試環(huán)境要求高、周期長(zhǎng)、成本高、人為因素影響嚴(yán)重、準(zhǔn)確性低的問(wèn)題。此外，基于統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的vdw-p模型、chen-guo模型等也廣泛應(yīng)用于預(yù)測(cè)氣體水合物相平衡條件，但這些模型大都依賴于相平衡測(cè)試數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)精度低，無(wú)法預(yù)測(cè)未知?dú)怏w水合物的相平衡條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種相平衡條件測(cè)試方法、裝置及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的水合物相平衡條件的預(yù)測(cè)方法對(duì)于測(cè)試環(huán)境的要求高、周期長(zhǎng)、成本高、人為因素影響嚴(yán)重、準(zhǔn)確性低，對(duì)于缺少測(cè)試數(shù)據(jù)的體系的預(yù)測(cè)精度低，以及無(wú)法預(yù)測(cè)組成未知體系的水合物的相平衡條件的技術(shù)問(wèn)題。

2、本技術(shù)實(shí)施例提供一種相平衡條件測(cè)試方法，應(yīng)用于水合物相平衡條件的相平衡條件測(cè)試系統(tǒng)，所述相平衡條件測(cè)試系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、反應(yīng)釜、循環(huán)制冷器，所述相平衡條件測(cè)試方法包括：

3、通過(guò)所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第一速率降低所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以生成水合物；

4、在確定生成所述水合物后，通過(guò)所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第二速率提升所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以分解所述水合物；

5、獲取所述水合物在生成過(guò)程中的降溫?cái)?shù)據(jù)及與所述降溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第一壓力數(shù)據(jù)，并獲取所述水合物在分解過(guò)程中的升溫?cái)?shù)據(jù)及與所述升溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第二壓力數(shù)據(jù)；

6、確定在所述降溫?cái)?shù)據(jù)與所述升溫?cái)?shù)據(jù)處于同一溫度值的情況下，所述降溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第一壓力數(shù)據(jù)與所述升溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第二壓力數(shù)據(jù)之間的壓力差；

7、確定所述壓力差為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)為所述水合物的一組相平衡條件。

8、在一些實(shí)施例中，在確定所述壓力差為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)為所述水合物的一組相平衡條件之前，所述相平衡條件測(cè)試方法還包括：

9、當(dāng)所述壓力差小于臨界閾值時(shí)，通過(guò)所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第三速率提升所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，其中，所述臨界閾值大于零，所述第三速率小于所述第二速率。

10、在一些實(shí)施例中，在確定所述壓力差為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)為所述水合物的一組相平衡條件之后，所述相平衡條件測(cè)試方法還包括：

11、通過(guò)所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于所述第二速率將所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度提升預(yù)設(shè)溫度。

12、在一些實(shí)施例中，所述相平衡條件測(cè)試系統(tǒng)還包括第一高壓球閥，在通過(guò)所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于所述第二速率將所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度提升預(yù)設(shè)溫度之后，所述相平衡條件測(cè)試方法還包括：

13、通過(guò)所述控制系統(tǒng)開(kāi)啟所述第一高壓球閥，將所述反應(yīng)釜內(nèi)的氣體排出，使得所述反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降低至目標(biāo)壓力。

14、在一些實(shí)施例中，所述相平衡條件測(cè)試系統(tǒng)還包括第二高壓球閥、第三高壓球閥、真空泵，在通過(guò)所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第一速率降低所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度之前，所述相平衡條件測(cè)試方法還包括：

15、通過(guò)所述控制系統(tǒng)開(kāi)啟所述第二高壓球閥，及關(guān)閉所述第一高壓球閥和所述第三高壓球閥；

16、通過(guò)所述控制系統(tǒng)開(kāi)啟所述真空泵，使得所述真空泵對(duì)所述反應(yīng)釜進(jìn)行抽真空處理；

17、當(dāng)檢測(cè)到所述反應(yīng)釜內(nèi)的壓力小于預(yù)設(shè)壓力閾值時(shí)，通過(guò)所述控制系統(tǒng)開(kāi)啟所述第一高壓球閥，及關(guān)閉所述真空泵；

18、通過(guò)所述控制系統(tǒng)開(kāi)啟所述第三高壓球閥，以向所述反應(yīng)釜注入氣體；

19、當(dāng)檢測(cè)到所述反應(yīng)釜內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)初始?jí)毫r(shí)，通過(guò)所述控制系統(tǒng)關(guān)閉所述第三高壓球閥。

20、在一些實(shí)施例中，所述相平衡條件測(cè)試方法還包括：

21、在通過(guò)所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第二速率提升所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度之前，通過(guò)所述控制系統(tǒng)控制循環(huán)制冷器維持所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度在預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)保持不變；

22、在通過(guò)所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第一速率降低所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度之后，根據(jù)所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)判斷所述反應(yīng)釜內(nèi)是否生成所述水合物。

23、本技術(shù)實(shí)施例還提供一種相平衡條件測(cè)試裝置，應(yīng)用于相平衡條件測(cè)試系統(tǒng)，所述相平衡條件測(cè)試系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、反應(yīng)釜、循環(huán)制冷器，所述相平衡條件測(cè)試裝置包括：生成模塊，用于通過(guò)所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第一速率降低所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以生成水合物；分解模塊，用于在確定生成所述水合物后，通過(guò)所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第二速率提升所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以分解所述水合物；獲取模塊，用于獲取所述水合物在生成過(guò)程中的降溫?cái)?shù)據(jù)及與所述降溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第一壓力數(shù)據(jù)，并獲取所述水合物在分解過(guò)程中的升溫?cái)?shù)據(jù)及與所述升溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第二壓力數(shù)據(jù)；確定模塊，用于確定在所述降溫?cái)?shù)據(jù)與所述升溫?cái)?shù)據(jù)處于同一溫度值的情況下，所述降溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第一壓力數(shù)據(jù)與所述升溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第二壓力數(shù)據(jù)之間的壓力差；測(cè)試模塊，用于確定所述壓力差為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)為所述水合物的一組相平衡條件。

24、本技術(shù)實(shí)施例還提供一種相平衡條件測(cè)試系統(tǒng)，所述相平衡條件測(cè)試系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)設(shè)備、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、反應(yīng)釜、第一高壓球閥、第二高壓球閥、第三高壓球閥、真空泵、溫度傳感器、壓力傳感器、循環(huán)制冷器；所述反應(yīng)釜用于容納生成水合物的反應(yīng)氣體；所述循環(huán)制冷器用于調(diào)節(jié)所述水合物在生成過(guò)程和分解過(guò)程所需的溫度；所述第一高壓球閥用于將所述反應(yīng)釜內(nèi)的氣體排出；所述第二高壓球閥通過(guò)管線連接所述真空泵，用于配合所述真空泵對(duì)所述反應(yīng)釜進(jìn)行抽真空處理；所述第三高壓球閥用于向所述反應(yīng)釜內(nèi)加入氣體；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述溫度傳感器、所述壓力傳感器連接，用于實(shí)時(shí)采集所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)；所述計(jì)算機(jī)設(shè)備與所述控制系統(tǒng)、所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，所述控制系統(tǒng)與所述循環(huán)制冷器、所述真空泵、所述第一高壓球閥、所述第二高壓球閥、所述第三高壓球閥連接，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備用于對(duì)所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集到的所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，得到分析結(jié)果；所述控制系統(tǒng)用于根據(jù)所述分析結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整所述循環(huán)制冷器、所述真空泵、所述第一高壓球閥、所述第二高壓球閥、所述第三高壓球閥的工作狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)相平衡條件的測(cè)試。

25、在一些實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還用于：控制所述循環(huán)制冷器基于第一速率降低所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以生成水合物；及在確定生成所述水合物后，控制所述循環(huán)制冷器基于第二速率提升所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以分解所述水合物；及控制循環(huán)制冷器維持所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度在預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)保持不變。

26、在一些實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包括存儲(chǔ)器、處理器，及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的所述計(jì)算機(jī)設(shè)備的測(cè)試程序，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備的測(cè)試程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述實(shí)施例所述的相平衡條件測(cè)試方法的步驟。

27、本技術(shù)在所述水合物在生成過(guò)程中的降溫曲線和所述水合物在分解過(guò)程中的升溫曲線在同一溫度下對(duì)應(yīng)的壓力差為零時(shí)，自動(dòng)判定相平衡條件并存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便地預(yù)測(cè)多種復(fù)雜體系以及未知體系中水合物的相平衡條件，實(shí)現(xiàn)了水合物相平衡條件的自動(dòng)化測(cè)試和記錄，降低了人工操作誤差，縮短了測(cè)試周期，提高了測(cè)試效率；通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和判斷水合物的相平衡條件，能夠根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)做出調(diào)整，提高了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；能夠精確控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和壓力，并根據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整循環(huán)制冷器的工作狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)水合物的生成過(guò)程和分解過(guò)程的精確控制，從而為水合物的生成和分解提供了穩(wěn)定的測(cè)試環(huán)境。