CN105466907A - 一种原位在线测定co2-烷烃体系膨胀系数的方法及专用装置 - Google Patents

一种原位在线测定co2-烷烃体系膨胀系数的方法及专用装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种原位在线测定CO2-烷烃体系膨胀系数的方法：采用半封口石英毛细管为反应器，在紧靠封口端口处设置透明的观测窗口；开口端通过高压阀门与高压管路连接；向反应器封口端口处注入与水不互溶的液态烷烃样品，用微量超纯水水封；利用共聚焦显微拉曼光谱仪的共聚焦显微镜-DVD实时录像系统测量反应器内烷烃样品的T℃、常压下的体积V0；然后控制高压管路内CO2压力为X？MPa，用拉曼激光光谱仪检验CO2-烷烃体系反应平衡，且确保水封的效果，再测量X？MPa、T℃下体积Vn；根据公式η＝Vn/V0计算得到CO2-烷烃体系在T℃下、X？MPa下的膨胀系数。本发明将反应器体积从毫升级缩小至微升级，具有直观、低耗、准确、操作性强等优点。

Description

一种原位在线测定CO2-烷烃体系膨胀系数的方法及专用装置
(一)技术领域
本发明涉及一种原位在线测定CO2-烷烃体系膨胀系数的方法。
(二)背景技术
随着工业化进程的推进和社会经济的发展，化石燃料燃烧所导致的空气污染和温室效应正严重威胁着人类的生存环境。CO2作为其中对气候变化影响最大的气体，它产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的63％。我国是二氧化碳排放大国，CO2总排放量约占全世界的1/4，因此我国承担着严峻的减排目标。碳捕集与封存技术(CarbonCaptureStorage，CCS)是当前实现CO2减排最现实有效的方法之一。由于CO2在油藏流体中具有很高的溶解度，将CO2注入油田，可使原油体积膨胀，显著降低原油粘度和界面张力，形成比较有利的原油流动，对原油开采和提高采收率十分有利，故CO2驱替原油提高石油采收率(CO2forEnhanceOilRecovery，CO2-EOR)技术，即CO2驱油技术，被广泛用于油气田开发，被认为是提高原油采收率最有效的方法之一。将CO2注入到油田，在实现提高石油开采率同时，还可实现CO2封存，达到CO2减排的目的。在CO2驱油或封存过程中，精确测定CO2在石油或石油主要组成物质烷烃中的膨胀系数是一项重要的基础工作。
CO2驱油或地址封存过程中体系的体积膨胀情况，目前主要采用间接实验法，即采用静态法来研究CO2驱油或埋存过程中的膨胀(YangZ,LiM,PengB,etal.DispersionPropertyofCO2inOil.1.VolumeExpansionofCO2+AlkaneatnearCriticalandSupercriticalConditionofCO2；HaishuiHAN,ShiyiY,ShiLI,etal.Dissolvingcapacityandvolumeexpansionofcarbondioxideinchainn-alkanes)。其方法是将CO2和油(或烷烃作为模拟油)一起通入密闭的可视的高压釜中并保持特定的温度、压力，待体系达到平衡后拍照并从高压釜中取样，并在常温常压下利用物理方法或仪器进行分析，以获得相关膨胀数据；或是将预先配置好的一定量的油(或烷烃作为模拟油)通入可视的高压釜中并加入到特定温度，后通入高压CO2，待体系达到平衡后，通过测定反应前后CO2的P-V-T参数，计算获得相关数据。然而，我们发现传统反应釜的容积主要在100-300ml，该方法缺点在于所用的反应釜体积较大，从而导致样品用量大，设备能耗高，传质速率慢，且传质不易平衡。同时，体系在接近环境温度的条件下由于反应釜温度梯度，体系整体温度低于设定温度，测量数值偏大；在较高温度下，部分烷烃沸点较低，易气化，测量数值偏小。另外，以上方法都只提到将CO2通入有机物后使体系稳定一段时间，并没有提出一个可靠的方法证明体系已达到热力学平衡状态。由此说明得到的数据不够精确。
因此，如果能建立一套具有数据可信度高、检测速度快、操作简便安全的体系膨胀系数测定方法，不但可以克服传统方法的缺陷，而且对发展CO2驱油、地质封存技术具有重大的意义。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种原位在线测定CO2-烷烃体系膨胀系数的方法，该方法可为CO2驱替原油提高石油采收率(CO2forEnhanceOilRecovery，CO2-EOR)和CO2地质封存技术提供理论支撑及基础数据。
本发明采用的技术方案是：
一种原位在线测定CO2-烷烃体系膨胀系数的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)采用半封口石英毛细管作为反应器，在石英毛细管紧靠封口端口处设置一段透明的观测窗口；石英毛细管的开口端通过高压阀门与高压管路连接；
(2)向反应器内注入0.02-0.2μL的与水不互溶的液态烷烃样品，离心、使烷烃样品位于反应器的封口端口处，且完全处于观测窗口内，然后加入微量超纯水进行水封；
(3)关闭高压阀门，将高压管路内抽真空；将反应器的包含观测窗口的封口端置于冷热台内，所述冷热台固定于共聚焦显微拉曼光谱仪的载物台上，利用共聚焦显微拉曼光谱仪的共聚焦显微镜观测反应器内的烷烃样品的体积；所述共聚焦显微拉曼光谱仪设有可切换的样品观测模式和拉曼光路模式：样品观测模式下共聚焦显微镜与DVD实时录像系统连接，实时显微放大样品图像进行观测；拉曼光路模式下共聚焦显微镜与拉曼激光光谱仪连接，进行激光拉曼光谱测量检测；调整冷热台温度到T℃，在样品观测模式下，利用共聚焦显微镜-DVD实时录像系统观察反应器内烷烃样品的体积，体积不再发生变化后，截取记录体积照片，测量、计算得到T℃、常压下的烷烃样品体积V0；
(4)高压管路内通入CO2气体，开启高压阀门，使反应器与高压管路连通，控制高压管路内CO2压力为XMPa，调整冷热台温度到T℃，保温至烷烃样品的体积不再变化后，将仪器切换至拉曼光路模式，用拉曼激光光谱仪检测反应器内不同位置的烷烃样品的拉曼光谱图，检验反应器内的CO2-烷烃体系达到反应平衡后，再用拉曼激光光谱仪照射检测水封位置，检验水中不存在烷烃样品的吸收峰，确保水封的效果，再切换至样品观测模式，通过共聚焦显微镜-DVD实时录像系统截取记录体积照片，测量、计算得到XMPa、T℃下的CO2-烷烃体系的体积Vn；
(5)根据公式η＝Vn/V0计算得到CO2-烷烃体系在T℃下、XMPa下的膨胀系数，其中V0为T℃、常压下的烷烃样品体积，Vn为T℃下、XMPa下CO2-烷烃体系的体积。
本发明所述烷烃为与水不互溶的液态烷烃，更具体的，是在检测温度和压力范围内与水不互溶且为液态的烷烃。包括饱和的直链烷烃、异构烷烃或环烷烃中的一种或两种以上的混合，优选直链烷烃。
所述步骤(4)中，用拉曼激光光谱仪检测反应器内不同位置的烷烃样品的拉曼光谱图，检验反应器内的CO2-烷烃体系达到反应平衡，一般按照以下步骤操作：用拉曼激光光谱仪分别照射检测反应器内不同位置的烷烃样品，得到的不同位置样品的拉曼光谱图，然后分别计算峰高比M＝PCO2/P样品，其中PCO2是1370-1390cm-1处CO2主峰的峰高，P样品是烷烃样品主峰的峰高，不同位置的峰高比一致且恒定不再变化后(一般是指不同位置的峰高比数据误差在±3％之内)，表示反应器内的CO2-烷烃体系达到反应平衡；
所述P样品是烷烃样品主峰的峰高，一般对于不同的烷烃样品，主峰的位置范围不同，但烷烃的拉曼光谱图一般都具有明显的拉曼特征峰，其中有一个明显的主峰，只要测量其主峰的峰高数据即可，对于饱和直链烷烃，主峰位置通常在2700-2970cm-1处，带异构骨架链烷烃类主峰在2911cm-1左右，支链烷烃主峰在748cm-1左右。
所述用拉曼激光光谱仪分别照射检测反应器内不同位置的烷烃样品，一般选取烷烃样品沿反应器长度方向的前端、中端和末端的三处观测点，检测三个不同观测点的峰高比数据进行比较，一般足以表征CO2-烷烃体系的平衡状态。也可选取更多位置的观测点用来检测CO2-烷烃体系的平衡状态。
本发明所述石英毛细管的内径通常为100-500μm。所述石英毛细管的长度通常为5-15cm。
本发明方法中，关闭高压阀门时，反应器与高压管路处于断开不连通状态，开启高压阀门后，反应器才与高压管路连通。
所述步骤(1)中，石英毛细管的观测窗口可通过用氢氧火焰去除毛细管表面的褐色聚酰亚胺层来获得，并且也可利用氢氧火焰进行封口端的封口。观测窗口通常长1～2cm。
所述步骤(3)中，将反应器的包含观测窗口的封口端置于冷热台内，所述冷热台固定于共聚焦显微拉曼光谱仪的载物台上，利用共聚焦显微拉曼光谱仪的共聚焦显微镜观测反应器内的烷烃样品的体积；一般可通过调节载物台和反应器的位置，使观测窗口能被共聚焦显微镜完全的观测到，从而观测反应器内的烷烃样品的体积。这是本领域技术人员公知的操作技术。
所述方法中，T℃的范围一般为5-130℃；XMPa的范围一般为0.01MPa～70MPa。
所述方法中，截取记录体积照片后，测量得到V0或Vn，此处一般可采用体积测量软件(本发明采用OLYSIM测量软件)对体积照片进行测量、然后通过数学体积积分法计算得到体积数值。这是本领域技术人员公知的测量、计算体积数据的方法。
本发明还提供用于原位在线测定CO2-烷烃体系膨胀系数的专用装置，所述装置包括反应器、冷热台、高压管路、共聚焦显微拉曼光谱仪；所述共聚焦显微拉曼光谱仪设有可切换的样品观测模式和拉曼光路模式：样品观测模式下共聚焦显微拉曼光谱仪的共聚焦显微镜与DVD实时录像系统连接，实时显微放大样品图像进行观测；拉曼光路模式下共聚焦显微镜与拉曼激光光谱仪连接，进行激光拉曼光谱测量检测；
所述反应器为半封口石英毛细管，在石英毛细管紧靠封口端口处设有一段透明的观测窗口；石英毛细管的开口端通过高压阀门与高压管路连接；
所述反应器的包含观测窗口的封口端置于冷热台内，所述冷热台固定于共聚焦显微拉曼光谱仪的载物台上；
所述高压管路上连接有手摇泵、真空泵、压力传感器和高压CO2钢瓶。
进一步，所述高压管路通过第一三通阀分别连接高压CO2钢瓶和手摇泵，通过第二三通阀连接高压泵，通过第三三通阀连接压力传感器。
更进一步，所述高压管路上连接有手摇泵、真空泵、压力传感器、高压CO2钢瓶；所述高压CO2钢瓶和手摇泵通过第一三通阀与第二三通阀连接，所述第二三通阀分别连接第三三通阀和真空泵，所述第三三通阀分别连接压力传感器和高压阀门。
所述高压阀门一般为二通的高压针阀。
所述第一三通阀、第二三通阀或第三三通阀均为三通的高压阀。
本发明的有益效果在于：该发明将反应器体积从毫升级缩小至微升级，具有直观、低耗、准确、操作性强等优良性能。该反应器能有效地降低反应的温度梯度，解决了体系在接近环境温度的条件下，整体温度低于设定温度，测量数值偏大的缺陷。同时在有机物的末端进行水封，避免了由于部分烷烃易气化挥发引起的数据偏差。另外，该方法创新性地将拉曼光谱原位在线分析运用到体系中，在一定时间段内检测和计算体系CO2和烷烃的峰高比，通过所测数值比较，判断体系是否达到热力学平衡，保证了所测CO2-烷烃体系膨胀系数的准确性。为一定温度、压力条件下测定CO2在石油烃类组分中膨胀特性的研究提供了一种崭新的思路。
(四)附图说明
图1原位在线分析CO2-烷烃体系膨胀系数的装置图；图1装置图中，1-手摇泵；2-高压CO2钢瓶；3-真空泵；4-压力传感器；5-冷热台；6-共聚焦显微拉曼光谱仪的共聚焦显微镜；7-显示器；8-反应器；V-1为第一三通阀；V-2为第二三通阀；V-3为第三三通阀；V-4为高压阀门。
图2原位在线分析CO2-烷烃体系膨胀系数的方法流程图。
图3CO2溶于正辛烷实时相态变化图。
图4正己烷、正辛烷、正癸烷的拉曼光谱图。
图5烷烃样品沿反应器长度方向的前端、中端和末端的三处观测点
位置示意图。
图6CO2-正辛烷体系前端、中端和末端的CO2(νCO2费米双键)
以及有机物(νC-H键)的拉曼光谱图。
图7CO2-正辛烷体系在8MPa下，40℃、50℃、60℃、70℃、80℃下的水封位置的拉曼光谱图。
图8不同温度压力下，本发明(左)和文献(右)的CO2-正己烷体系膨胀系数的趋势图。图8中，左图为本发明实施例2的数据，右图为文献数据。
图9不同温度压力下，本发明和文献的CO2-正己烷体系膨胀系数的比较图。
图10不同温度压力下，本发明(左)和文献(右)的CO2-正辛烷体系膨胀系数的趋势图。图10中，左图为本发明实施例1的数据，右图为文献数据。
图11不同温度压力下，本发明和文献的CO2-正辛烷体系膨胀系数的比较图。
图8～图11中，文献是指YangZ,LiM,PengB,etal.DispersionPropertyofCO2inOil.1.VolumeExpansionofCO2+AlkaneatnearCriticalandSupercriticalConditionofCO2。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步描述，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1：
本发明实施例采用的原位在线分析CO2-烷烃体系膨胀系数的装置图如图1所示，图1中，所述装置包括反应器8、冷热台5、高压管路、共聚焦显微拉曼光谱仪(HoribaJobinYvon,HR800,法国，图1中没有显示完全，仅显示共聚焦显微拉曼光谱仪的共聚焦显微镜头6)、所述共聚焦显微拉曼光谱仪设有可切换的样品观测模式和拉曼光路模式：样品观测模式下共聚焦显微拉曼光谱仪的共聚焦显微镜6与DVD实时录像系统连接，可在显示器7上实时显微放大样品图像；拉曼光路模式下共聚焦显微镜6与拉曼激光光谱仪连接，可进行激光拉曼光谱测量检测；
所述反应器8为5-15cm的半封口石英毛细管，在石英毛细管紧靠封口端口处设有一段长1～2cm的透明的观测窗口；石英毛细管的开口端通过高压阀门V-4与高压管路连接；高压阀门V-4为二通的高压针阀；
反应器8的包含观测窗口的封口端置于冷热台5内，所述冷热台5固定于共聚焦显微拉曼光谱仪的载物台上。
所述高压管路上连接有手摇泵1、真空泵3、压力传感器4、高压CO2钢瓶2。
具体的，如图1所示，所述高压CO2钢瓶2和手摇泵1通过第一三通阀V-1与第二三通阀V-2连接，所述第二三通阀V-2分别连接第三三通阀V-3和真空泵3，所述第三三通阀V-3分别连接压力传感器4和高压阀门V-4。这只是用于实现本发明方法的一种装置连接方式，本发明装置连接方式不局限于此。
原位在线测定CO2-烷烃体系膨胀系数的方法如下：
(1)截取一段约12cm的石英毛细管(内径300μm，外径665μm)，用氢氧火焰去除毛细管一端1cm左右的褐色聚酰亚胺层(以便后期观察和图像截取，作为观测窗口)并封口，作为反应器。将反应器的开口端用AB胶与1/16英寸高压不锈钢管密封胶合，高压不锈钢管上设有卡套和螺帽，可以与高压阀门V-4连接。。
(2)使用微型进样针抽取微量正辛烷(约0.04ul)注入石英毛细管反应器中，并通过离心机(速率：2000r/min，2min；型号TDZ5-WS，长沙湘怡仪器公司,)离心至石英毛细管封口顶端端口处，加入微量超纯水(约0.08ul)进行水封。
(3)将反应器通过高压阀门连接高压管路。关闭高压阀门，此时反应器与高压管路处于断开不连通状态。开启真空泵，将高压管路内抽真空，压力传感器上面的压力显示为零；然后关闭真空泵。反应器包含观测窗口的封口端置于冷热台样品槽内(Linkam,CAP500,UK)，并将冷热台固定在共聚焦显微拉曼光谱仪的载物台上。开启共聚焦显微镜光源，调整冷热台和反应器位置，达到最佳观测效果，使观测窗口能被显微镜完全的观测到。
(4)调节冷热台温度到40℃，共聚焦显微拉曼光谱仪设为样品观测模式，利用共聚焦显微镜-DVD实时录像系统观察反应器内正辛烷样品的体积，维持一段时间，在显示器上观察到体系体积不再发生变化后通过共聚焦显微镜-DVD实时录像系统截取正辛烷样品的体积照片，对所记录的体积分割成若干规则形状，利用OLYSIM测量软件(accurateto±lμm)对体积图像进行测量、并通过直观的体积积分法计算得到40℃、常压下的正辛烷体积V0。
(5)开启高压CO2钢瓶，通入CO2气体，然后关闭高压CO2钢瓶。开启高压阀门，使反应器与高压管路连通，用手摇泵对高压管路内的CO2气体进行加压，将CO2加压至8MPa。当温度和压力调节达到预设条件后，维持一段时间，共聚焦显微镜-DVD实时录像系统可以观察到CO2溶于正辛烷实时相态变化图，如图3所示，可以看出在通入CO2后，随着CO2的溶解，烷烃的体积逐渐变大。当观测体系体积不再发生变化后，将仪器切换至拉曼光路模式，用激光Raman光谱仪(HoribaJobinYvon,HR800,法国)分别照射样品沿反应器长度方向的前端、中端和末端的三处观测点(如图5所示)，得到的三处观测点位置样品的拉曼光谱图，如图6所示，然后分别计算峰高比M＝PCO2/P样品，其中PCO2是1370-1390cm-1处CO2主峰的峰高，P样品是正辛烷样品在2700-2970cm-1处主峰的峰高，三处观测点的峰高比数据如表1所示，峰高比的SD值为0.04％，峰高比一致且恒定不再变化，表示反应器内的CO2-正辛烷体系达到反应平衡；。然后再用拉曼激光照射水封位置，检验水中不存在有机物正辛烷的吸收峰以确保水封的效果，见附图7，图7为CO2-正辛烷体系在8MPa下，40℃、50℃、60℃、70℃、80℃下水封位置的拉曼光谱图，可以看出图7中没有正辛烷的吸收峰(2700-2970cm-1处)。再切换至样品观测模式，通过共聚焦显微镜-DVD实时录像系统记录CO2-烷烃体系体积照片，对所记录的体积分割成若干规则形状，利用OLYSIM测量软件(accurateto±lμm)对体积图像进行测量、并通过直观的体积积分法计算得到8MPa下、40℃下的正辛烷体积Vn。
表1
计算峰高比的SD值＝0.04％
改变不同的温度和压力，以同样的方法得到每个温度(30℃、40℃、50℃、60℃、70℃)、常压下的正辛烷体积V0，以及每个温度下，不同压力1-10MPa情况下正辛烷的体积Vn。
(5)根据公式η＝Vn/V0(V0为一定温度Ta、常压下的烷烃体积，Vn为该温度Ta点、一定压力下的CO2-正辛烷体系的体积)来计算不同温度、压力下的CO2-正辛烷体系的膨胀系数。
所得结果见图10和图11，图10为本发明(左)和文献(YangZ,LiM,PengB,etal.DispersionPropertyofCO2inOil.1.VolumeExpansionofCO2+AlkaneatnearCriticalandSupercriticalConditionofCO2；)(右)分别测量计算得到的不同温度、压力下的CO2-正辛烷体系的膨胀系数的趋势图。其中图10的左图为本实施例的数据，图10的右图为文献数据。
图11为本方法和文献(YangZ,LiM,PengB,etal.DispersionPropertyofCO2inOil.1.VolumeExpansionofCO2+AlkaneatnearCriticalandSupercriticalConditionofCO2；)两者数据相结合的膨胀系数趋势比较图。
实施例2：反应条件同实施例1，所不同的是体系中的有机物为正己烷。正己烷、正辛烷、正癸烷的拉曼光谱图如图4所示，可以看出饱和烷烃的拉曼光谱特征峰的主峰位置基本一致。
图8为不同温度压力下，本发明(左)和文献(YangZ,LiM,PengB,etal.DispersionPropertyofCO2inOil.1.VolumeExpansionofCO2+AlkaneatnearCriticalandSupercriticalConditionofCO2；)(右)CO2-正己烷体系的膨胀系数的趋势图。其中图8的左图为实施例2的数据，图8的右图为文献数据。图9为本方法和文献(YangZ,LiM,PengB,etal.DispersionPropertyofCO2inOil.1.VolumeExpansionofCO2+AlkaneatnearCriticalandSupercriticalConditionofCO2；)两者数据相结合的膨胀系数趋势比较图。
从图8、9、10、11中都可以看出本方法测定得到的膨胀系数与文献相符合，由此说明本方法数据的正确性以及可行性。

Claims (10)

1.一种原位在线测定CO2-烷烃体系膨胀系数的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)采用半封口石英毛细管作为反应器，在石英毛细管紧靠封口端口处设置一段透明的观测窗口；石英毛细管的开口端通过高压阀门与高压管路连接；
(2)向反应器内注入0.02-0.2μL的与水不互溶的液态烷烃样品，离心、使烷烃样品位于反应器的封口端口处，且完全处于观测窗口内，然后加入微量超纯水进行水封；
(3)关闭高压阀门，将高压管路内抽真空；将反应器的包含观测窗口的封口端置于冷热台内，所述冷热台固定于共聚焦显微拉曼光谱仪的载物台上，利用共聚焦显微拉曼光谱仪的共聚焦显微镜观测反应器内的烷烃样品的体积；所述共聚焦显微拉曼光谱仪设有可切换的样品观测模式和拉曼光路模式：样品观测模式下共聚焦显微镜与DVD实时录像系统连接，实时显微放大样品图像进行观测；拉曼光路模式下共聚焦显微镜与拉曼激光光谱仪连接，进行激光拉曼光谱测量检测；调整冷热台温度到T℃，在样品观测模式下，利用共聚焦显微镜-DVD实时录像系统观察反应器内烷烃样品的体积，体积不再发生变化后，截取记录体积照片，测量、计算得到T℃、常压下的烷烃样品体积V0；
(4)高压管路内通入CO2气体，开启高压阀门，使反应器与高压管路连通，控制高压管路内CO2压力为XMPa，调整冷热台温度到T℃，保温至烷烃样品的体积不再变化后，将仪器切换至拉曼光路模式，用拉曼激光光谱仪检测反应器内不同位置的烷烃样品的拉曼光谱图，检验反应器内的CO2-烷烃体系达到反应平衡后，再用拉曼激光光谱仪照射检测水封位置，检验水中不存在烷烃样品的吸收峰，再切换至样品观测模式，通过共聚焦显微镜-DVD实时录像系统截取记录体积照片，测量、计算得到XMPa、T℃下的CO2-烷烃体系的体积Vn；
(5)根据公式η＝Vn/V0计算得到CO2-烷烃体系在T℃下、XMPa下的膨胀系数，其中V0为T℃、常压下的烷烃样品体积，Vn为T℃下、XMPa下CO2-烷烃体系的体积。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述烷烃为饱和的直链烷烃、异构烷烃或环烷烃中的一种或两种以上的混合。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(4)中，用拉曼激光光谱仪检测反应器内不同位置的烷烃样品的拉曼光谱图，检验反应器内的CO2-烷烃体系达到反应平衡，按照以下步骤进行操作：用拉曼激光光谱仪分别照射检测反应器内不同位置的烷烃样品，得到的不同位置样品的拉曼光谱图，然后分别计算峰高比M＝PCO2/P样品，其中PCO2是1370-1390cm-1处CO2主峰的峰高，P样品是烷烃样品主峰的峰高，不同位置的峰高比一致且恒定不再变化后，表示反应器内的CO2-烷烃体系达到反应平衡。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤(4)中，用拉曼激光光谱仪检测反应器内不同位置的烷烃样品的拉曼光谱图，检验反应器内的CO2-烷烃体系达到反应平衡，按照以下步骤进行操作：用拉曼激光光谱仪分别照射检测反应器内烷烃样品沿反应器长度方向的前端、中端和末端的三处观测点，得到的三处观测点样品的拉曼光谱图，然后分别计算峰高比M＝PCO2/P样品，其中PCO2是1370-1390cm-1处CO2主峰的峰高，P样品是烷烃样品主峰的峰高，三处观测点的峰高比一致且恒定不再变化后，表示反应器内的CO2-烷烃体系达到反应平衡。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述石英毛细管的内径为100-500μm，长度为5-15cm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，T℃的范围为5-130℃；XMPa的范围为0.01MPa～70MPa。
7.用于权利要求1～6之一所述的原位在线测定CO2-烷烃体系膨胀系数的方法的专用装置，其特征在于所述装置包括反应器、冷热台、高压管路、共聚焦显微拉曼光谱仪，所述共聚焦显微拉曼光谱仪设有可切换的样品观测模式和拉曼光路模式：样品观测模式下共聚焦显微拉曼光谱仪的共聚焦显微镜与DVD实时录像系统连接；拉曼光路模式下共聚焦显微镜与拉曼激光光谱仪连接；
所述反应器为半封口石英毛细管，在石英毛细管紧靠封口端口处设有一段透明的观测窗口；石英毛细管的开口端通过高压阀门与高压管路连接；
所述反应器的包含观测窗口的封口端置于冷热台内，所述冷热台固定于共聚焦显微拉曼光谱仪的载物台上。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于所述高压管路上连接有手摇泵、真空泵、压力传感器和高压CO2钢瓶。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于所述高压管路通过第一三通阀分别连接高压CO2钢瓶和手摇泵，通过第二三通阀连接高压泵，通过第三三通阀连接压力传感器。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于所述高压管路上连接有手摇泵、真空泵、压力传感器、高压CO2钢瓶；所述高压CO2钢瓶和手摇泵通过第一三通阀与第二三通阀连接，所述第二三通阀分别连接第三三通阀和真空泵，所述第三三通阀分别连接压力传感器和高压阀门。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107290328A (zh) * 2016-04-13 2017-10-24 吉林化工学院 拉曼振动光谱温控样品检测架
CN107290327A (zh) * 2016-04-13 2017-10-24 吉林化工学院 拉曼振动光谱低温式样品检测架
CN107449712A (zh) * 2016-05-31 2017-12-08 深圳市锦瑞生物科技有限公司 一种通道内检测试剂的方法、装置、细胞分析仪系统及细胞分析仪
CN108267401A (zh) * 2017-12-29 2018-07-10 中国石油天然气股份有限公司 毛细管流体观测系统
CN108375491A (zh) * 2018-01-23 2018-08-07 中国石油天然气股份有限公司 显微可视流体封存装置及测定方法
CN109470684A (zh) * 2018-11-30 2019-03-15 江苏大学 一种石英管结合拉曼光谱仪监测水热液化过程的装置及方法
CN111157510A (zh) * 2020-01-03 2020-05-15 浙江工业大学 一种原位在线测定co2在烷烃中溶解度的方法及装置
CN111693508A (zh) * 2020-06-16 2020-09-22 浙江工业大学 一种用于低温高压反应原位在线监测的石英反应釜装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101403697A (zh) * 2008-11-06 2009-04-08 山东大学 一种用于研究高温高压下液相反应过程的拉曼液体池
CN103278374A (zh) * 2013-06-14 2013-09-04 中国科学院广州能源研究所 一种原位拉曼分析的水合物表征装置及水合物样品原位拉曼的分析方法
CN203929646U (zh) * 2014-05-30 2014-11-05 青岛海洋地质研究所 用于气体水合物拉曼光谱原位监测的微型高压反应装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101403697A (zh) * 2008-11-06 2009-04-08 山东大学 一种用于研究高温高压下液相反应过程的拉曼液体池
CN103278374A (zh) * 2013-06-14 2013-09-04 中国科学院广州能源研究所 一种原位拉曼分析的水合物表征装置及水合物样品原位拉曼的分析方法
CN203929646U (zh) * 2014-05-30 2014-11-05 青岛海洋地质研究所 用于气体水合物拉曼光谱原位监测的微型高压反应装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUIRONG GUO等: "Quantitative Raman spectroscopic investigation of geo-fluids high-pressure phase equilibria：Part I. Accurate calibration and determination of CO2 solubility in water from 273.15 to 573.15 K and from 10 to 120MPa", 《FLUID PHASE EQUILIBRIA》 *
贝克 等: "利用微型可视毛细管反应器测定物质在高温高压水中溶解度", 《科学通报》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107290328A (zh) * 2016-04-13 2017-10-24 吉林化工学院 拉曼振动光谱温控样品检测架
CN107290327A (zh) * 2016-04-13 2017-10-24 吉林化工学院 拉曼振动光谱低温式样品检测架
CN107449712A (zh) * 2016-05-31 2017-12-08 深圳市锦瑞生物科技有限公司 一种通道内检测试剂的方法、装置、细胞分析仪系统及细胞分析仪
CN108267401A (zh) * 2017-12-29 2018-07-10 中国石油天然气股份有限公司 毛细管流体观测系统
CN108267401B (zh) * 2017-12-29 2020-12-01 中国石油天然气股份有限公司 毛细管流体观测系统
CN108375491A (zh) * 2018-01-23 2018-08-07 中国石油天然气股份有限公司 显微可视流体封存装置及测定方法
CN109470684A (zh) * 2018-11-30 2019-03-15 江苏大学 一种石英管结合拉曼光谱仪监测水热液化过程的装置及方法
CN111157510A (zh) * 2020-01-03 2020-05-15 浙江工业大学 一种原位在线测定co2在烷烃中溶解度的方法及装置
CN111693508A (zh) * 2020-06-16 2020-09-22 浙江工业大学 一种用于低温高压反应原位在线监测的石英反应釜装置
CN111693508B (zh) * 2020-06-16 2024-02-23 浙江工业大学 一种用于低温高压反应原位在线监测的石英反应釜装置

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