CN207457229U - 一种高精度co2定量添加仪 - Google Patents

Abstract

一种高精度CO2定量添加仪，包括通过管路相互连接的CO2气源室、调控室和添加室，其中，CO2气源室和调控室之间的连接管路上设有第一阀门和第二阀门，调控室和添加室之间的连接管路上设有第二阀门和第三阀门；调控室上连接设置压力调控器和压力表，添加室上连接设置注入泵；添加室通过设置在第三阀门和添加室之间的连接管路与反应釜连接，添加室与反应釜的连接管路上设有第四阀门。能够精确量取并添加一定量的CO2气体至相态实验反应容器中，从而有效地保证实验结果的准确性和可靠性。

Description

一种高精度CO2定量添加仪

技术领域

本实用新型涉及原油组分-CO₂体系相态实验研究领域，更具体地说，涉及一种应用于原油相态实验研究中的CO₂气体高精度定量添加仪。

背景技术

在CO₂驱提高采收率技术研究中，相态实验研究是一项重要的技术手段，而原油中各组分与CO₂体系的相态变化规律是研究的主要内容。实验研究过程中，通过改变原油组分-CO₂体系中CO₂气体的物质的量相对含量，在不同温度和压力条件下，记录原油组分-CO₂体系的相态变化数据，进而归纳总结体系的相态变化特征，探索应用于解决提高原油采收率的技术和方法。

相态实验过程中，向体系中不断加入一定量的CO₂气体可以增加体系中CO₂的摩尔分数。通常利用ISCO泵，在恒定压力下，泵入一定体积的CO₂进入反应釜，从而实现改变体系中CO₂的摩尔分数。实验过程中，只有ISCO泵的注入压力大于反应釜内的压力时才能实现CO₂泵入，此时会造成压力不平衡，进而导致添加CO₂气体的量产生误差。同时这也是容易造成无法泵入或CO₂气体回流现象的原因。当一组实验需要进行多次CO₂添加时，误差累计会对实验结果准确性造成严重影响。因此，急需一种在相态实验研究中能高精度定量量取CO₂气体的添加仪，在相态实验过程中，其可以高精度地量取并添加一定量的CO₂气体至反应釜中，保证实验结果的准确性。

实用新型内容

鉴于以上情形，为了解决上述技术存在的问题，本实用新型提出一种高精度 CO₂定量添加仪，以精确量取并添加一定量的CO₂气体至相态实验反应容器中，从而有效地保证实验结果的准确性和可靠性。

一种高精度CO₂定量添加仪，包括通过管路相互连接的CO₂气源室、调控室和添加室，其中，CO₂气源室和调控室之间的连接管路上设有第一阀门和第二阀门，调控室和添加室之间的连接管路上设有第二阀门和第三阀门；调控室上连接设置压力调控器和压力表，添加室上连接设置注入泵；添加室通过设置在第三阀门和添加室之间的连接管路与反应釜连接，添加室与反应釜的连接管路上设有第四阀门。

优选地，所述调控室和添加室为活塞容器。

优选地，所述压力表设置在调控室与CO₂气源室和/或添加室相连接的一端，压力调控器设置在调控室的另一端。

优选地，所述注入泵设置在添加室与调控室和/或反应釜相连接端的另一端。

优选地，所述添加室的容积为2.43L。

在采取本实用新型提出的技术后，根据本实用新型实施例的高精度CO₂定量添加仪，其有益效果在于：

1、调控室压力采用压力传感器监测，添加室的容积固定，通过调节压力控制器的压力，可以实现添加室中CO₂气体的高精度定量量取，实现CO₂气体的高精度量取与添加。

2、整个定量操作过程可以在常温常压下完成，不受反应釜等反应容器内温度和压力的影响，提高了实验的精度，避免了CO₂气体添加过程中误加和多加的可能，解决了CO₂相对含量取值间隔大、间隔不规律的问题。

3、通过操作阀门即可完成操作，并且可以通过配置自动化/智能化系统来控制阀门的启闭，操作方便、快捷，大大提高实验效率。

4、该设备密封性佳，调控室内剩余CO₂气体可以重复利用，节约了资源。

5、整个CO₂气体定量量取装置采用简洁的活塞容器相连接，实验操作不会出现损害实验仪器现象。

6、另外，通过改变添加室的容积，可以大幅降低CO₂气体的量取压力，降低实验操作的危险系数，大大降低实验人员的安全隐患和风险，并且降低了实验操作的繁琐程度。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的高精度CO₂定量添加仪示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本实用新型的各个优选的实施方式进行描述。提供以下参照附图的描述，以帮助对由权利要求及其等价物所限定的本实用新型的示例实施方式的理解。其包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的。因此，本领域技术人员将认识到，可对这里描述的实施方式进行各种改变和修改，而不脱离本实用新型的范围和精神。而且，为了使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。

如图1所示，一种高精度CO₂定量添加仪，包括通过管路相互连接的CO₂气源室1、调控室2和添加室3，其中，CO₂气源室1和调控室2之间的连接管路上设有第一阀门51和第二阀门52，调控室2和添加室3之间的连接管路上设有第二阀门52和第三阀门53；调控室2上连接设置压力调控器21和压力表22，添加室3上连接设置注入泵31；添加室3通过设置在第三阀门53和添加室3之间的连接管路与反应釜4连接，添加室3与反应釜4的连接管路上设有第四阀门 54。

作为根据本实用新型实施例的高精度CO₂定量添加仪，所述调控室2和添加室3为活塞容器。所述压力表22设置在调控室2与CO₂气源室1和/或添加室3 相连接的一端，压力调控器21设置在调控室2的另一端。所述注入泵31设置在添加室3与调控室2和/或反应釜4相连接端的另一端。所述添加室3的容积为 2.43L。

其中，CO₂气源室1用于为调控室2提供CO₂气源；调控室2用于为添加室3 提供CO₂气源；添加室3用于定量量取所需添加CO₂气体；压力调控器21(压力控制器)，自动调节控制调控室2和添加室3内CO₂气体的压力，实现高精度量取CO₂气体的量；注入泵31用于将添加室3内的CO₂气体泵入设置在恒温箱41 中的反应釜4；第一阀门51、第二阀门52、第三阀门53和第四阀门54，用于控制CO₂气体的流动。

下面阐述根据本实用新型实施例的高精度CO₂定量添加仪工作原理。

根据气体状态方程PV＝nRT可以知道，在标准状况下(0℃，101kPa)1摩尔任何理想气体所占的体积都约为22.4L。在25℃，1.01×10⁵Pa时，1摩尔任何理想气体所占的体积都约为24.5L。由于CO₂非理想气体，存在一个压缩因子Z，通过查取相关数据可以知道，在25℃，1.01×10⁵Pa时，1mol CO₂气体所占的体积都约为24.3L。因此设定添加室3的容积为2.43L，根据状态方程PV＝ZnRT 可知，室温(25℃)条件下，当调控室2和添加室3内充满CO₂气体并且相互连通时，调控压力为1.01×10⁵Pa时，添加室3内CO₂气体的量为0.1mol。当调控压力为1.01MPa时，添加室3内CO₂气体的量为1mol。从而根据需要添加 CO₂的量，通过设定相应的调控压力可以实现对CO₂气体的高精度量取。而且，在泵入添加过程中，添加室3与气源的联系被切断，从而实现高精度添加CO₂气体。

下面具体阐述采用上述高精度CO₂定量添加仪的定量添加方法。

首先确认关闭第三阀门53和第四阀门54，打开第一阀门51和第二阀门52，使CO₂气源室1内的CO₂气体进入并充满调控室2；然后关闭第一阀门51，打开第三阀门53，使调控室2内的CO₂进入并充满添加室3。上述两个步骤的气体运动动力均来自于气源自身的压力。

然后进行量取工作，根据所需添加的CO₂的量，设定压力调控器21的压力，并通过压力表22监测调控室2内的压力，使调控室2和添加室3内的压力达到平衡。此时气体运动动力来自于压力调控器。

最后关闭第二阀门52和第三阀门53，打开第四阀门54，利用注入泵31把添加室3内的CO₂气体泵入反应釜4，并关闭第四阀门54。

待此组实验结束后，重复以上的操作，通过利用压力调控器21设定不同的压力，来量取不同量的CO₂气体，进行高精度定量添加，以完成整个实验研究过程。

在此过程中的量取和添加计算方法，如下表所示，将C₂₄与CO₂组成CO₂摩尔分数为0％、25％、50％和75％的共4种二元体系实验样品。

体系中C24的物质的量为CO₂的物质的量为则CO₂在体系中的摩尔分数c：

式中：

c——CO₂在二元体系中的摩尔分数，取值分别为25％、50％、75％。

假定C₂₄的物质的量为n₀，则由此可以计算出这4种二元体系中CO₂的物质的量分别为：0、0.33n₀、1n₀、3n₀。

根据气体状态方程PV＝ZnRT,设定添加室3的容积为2.43L时，室温(25℃) 条件下，压力调控器21的压力为1.01325MPa时，量取的CO₂气体的物质的量为 1mol。

根据上述本实用新型实施例的高精度CO₂定量添加仪，调控室2压力采用压力传感器监测，添加室3的容积固定，通过调节压力控制器的压力，可以实现添加室3中CO₂气体的高精度定量量取，实现CO₂气体的高精度量取与添加。

整个定量操作过程可以在常温常压下完成，不受反应釜4等反应容器内温度和压力的影响，提高了实验的精度，避免了CO₂气体添加过程中误加和多加的可能，解决了CO₂相对含量取值间隔大、间隔不规律的问题。

通过操作阀门即可完成操作，并且可以通过配置自动化/智能化系统来控制阀门的启闭，操作方便、快捷，大大提高实验效率。

该设备密封性佳，调控室2内剩余CO₂气体可以重复利用，节约了资源。

整个CO₂气体定量量取装置采用简洁的活塞容器相连接，实验操作不会出现损害实验仪器现象。

另外，通过改变添加室3的容积，可以大幅降低CO₂气体的量取压力，降低实验操作的危险系数，大大降低实验人员的安全隐患和风险，并且降低了实验操作的繁琐程度。

以上对本实用新型进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本实用新型可实施。当然，以上所列的情况仅为示例，本实用新型并不仅限于此。本领域的技术人员应该理解，根据本实用新型技术方案的其他变形或简化，都可以适当地应用于本实用新型，并且应该包括在本实用新型的范围内。

Claims (5)

1.一种高精度CO₂定量添加仪，其特征在于，包括通过管路相互连接的CO₂气源室（1）、调控室（2）和添加室（3），其中，CO₂气源室（1）和调控室（2）之间的连接管路上设有第一阀门（51）和第二阀门（52），调控室（2）和添加室（3）之间的连接管路上设有第二阀门（52）和第三阀门（53）；调控室（2）上连接设置压力调控器（21）和压力表（22），添加室（3）上连接设置注入泵（31）；添加室（3）通过设置在第三阀门（53）和添加室（3）之间的连接管路与反应釜（4）连接，添加室（3）与反应釜（4）的连接管路上设有第四阀门（54）。

2.根据权利要求1所述的一种高精度CO₂定量添加仪，其特征在于，所述调控室（2）和添加室（3）为活塞容器。

3.根据权利要求2所述的一种高精度CO₂定量添加仪，其特征在于，所述压力表（22）设置在调控室（2）与CO₂气源室（1）和/或添加室（3）相连接的一端，压力调控器（21）设置在调控室（2）的另一端。

4.根据权利要求2所述的一种高精度CO₂定量添加仪，其特征在于，所述注入泵（31）设置在添加室（3）与调控室（2）和/或反应釜（4）相连接端的另一端。

5.根据权利要求1所述的一种高精度CO₂定量添加仪，其特征在于，所述添加室（3）的容积为2.43 L。