CN207614799U - 一种可在线进样取样的高温高压反应釜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种可在线进样取样的高温高压反应釜，包括釜体、釜盖、连接机构、安全阀、压力表Ⅰ、进样管、取样管、热电偶插孔，所述釜盖置于釜体上端并通过连接机构固定连接，所述釜盖依次设置安全阀、进样管、取样管、热电偶插孔，所述热电偶自热电偶插孔伸入釜体，所述压力表Ⅰ直接设置于釜盖或设置于进样管的连接管道，所述进样管在釜盖外的一端连接有柱塞泵，所述取样管在釜盖外的一端连接有背压控制器。本实用新型在分体设置的釜盖上设置内外连通的进样管和取样管，并在釜盖外的进样管一端设置柱塞泵和在取样管一端设置背压控制器，从而能够在釜内高温高压下进行进样和取样，具有结构简单、耐高温高压、可在线进样和取样的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于高压容器技术领域，具体涉及一种结构简单、安全可靠、耐高温高压、可在线进样和取样的高温高压反应釜。
背景技术
反应釜的广义理解即有物理或化学反应的不锈钢容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。高温高压反应釜就是能够同时承受高温及高压的不锈钢容器，广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目的研究，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工艺过程的容器。
物质在热液内的活化、迁移、沉淀是自然界中很重要的成矿地质作用。长期以来人们多从热力学方面进行物相平衡关系的理论和实验研究，完备了许多传统地学中的理论，这些成果虽有助于了解和深化成矿作用，但仍有很大的局限性，且封闭体系内达到平衡的稳态模型与自然界的实际情况间仍差距甚远。实际上，很多地球化学过程都属于不可逆的热力学过程，地壳内热液在其运动过程中与围岩发生广泛的能量与物质交换活动，这些地质作用都处于开放、流动、非平衡的条件下。因此，模拟一定压力、温度、pH、介质浓度、逸度等条件下流动体系溶解和沉淀作用的化学反应动力学实验研究与流动体系模型研究相结合的研究工作，才能使研究工作由稳定态的封闭体系转向开放的远离平衡状态的体系方面，使其向自然界的实际情况靠拢一大步，为认识矿床成矿机制提供依据，使地质学从僵滞的静止观察走向活的动态的实验研究。
成矿元素在地质过程中以何种形式迁移以及如何迁移，一直以来都是地球化学界最基础的科学问题，也是流体运移机制研究无法回避的问题。除理论计算和计算机模拟外，国内外学者大多采用矿物溶解度法测定成矿元素在热液中的存在形式。然而，矿物溶解度主要衡量的是源区中元素可以溶出的量，流体中元素的迁移量及迁移尺度需由稳定的迁移形式——络合物的稳定性来决定，而对于诸如Pb、Zn氯络合物在成矿流体中的稳定性仍缺乏相关且可靠的基础实验数据。目前，利用水解法对元素迁移形式的研究主要集中在难返溶或不返溶的高价元素上，如Nb、Ta、Ti、Sn，但对于易返溶的铅锌仅能查到25℃下纯水中铅锌络合物的稳定常数，缺乏碳酸盐岩容矿的非岩浆后生热液型铅锌矿床成矿温压条件下（50～350℃，1～100MPa）NaCl-H2O体系中的相关实验数据。
在成矿地质过程中压力常常比较高，尤其在受构造控制为主的矿床中，应力对成矿的作用往往是比较显著的，因而成矿实验中所需的工作压力高达100MPa，而且温度一般高达300℃左右，导致现有的高温高压反应釜大多难以达到高温高压的要求。虽然有部分能够达到上述高温高压要求的反应釜，但由于模拟矿质沉淀过程中，需不同温度、压力、浓度、pH的两种及以上流体的二次、多次或连续在线混合加料；而在模拟元素迁移过程，为防止二价元素的返溶，需在线取样进行分析。但目前能够承受高温高压的反应釜都不具备在线加料和取样的功能，严重阻碍了对成矿元素迁移和沉淀机制的研究。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的问题及不足，提供了一种结构简单、安全可靠、耐高温高压、可在线进样和取样的高温高压反应釜。
本实用新型是这样实现的：括釜体、釜盖、连接机构、安全阀、压力表Ⅰ、进样管、取样管、热电偶插孔、热电偶插孔，所述釜盖置于釜体上端并通过连接机构固定连接，所述釜盖依次设置安全阀、进样管、取样管、热电偶插孔，所述热电偶自热电偶插孔伸入釜体，所述压力表Ⅰ直接设置于釜盖或设置于进样管的连接管道，所述进样管在釜盖外的一端连接有柱塞泵，所述取样管在釜盖外的一端连接有背压控制器。
本实用新型通过将反应釜设置为上下分体式，既可以简化设计，便于内部设置诸如高温强磁搅拌子等附属装置，也有利于清洗和清除实验后预留的沉淀物；通过在分体设置的釜盖上设置内外连通的进样管和取样管，并在釜盖外的进样管一端设置柱塞泵和在取样管一端设置背压控制器，特别是利用柱塞泵既能驱使流体流动，而且还能给予流体足够压强的功能，可以比较真实地模拟成矿过程中一定压力的流体进入成矿空间时发生的减压沸腾、与其它流体混合或围岩发生生反应等过程；而背压控制器相当于一个稳压器，可以保持包括高压釜和管道内稳定的流体压力，用于调节整个反应体系的压力，从而能够在釜内高温高压的条件下在线进行高压进样和减压取样，解决了现有装置无法完成在高温高压条件下成岩成矿的元素水解和矿物沉淀机制模拟实验，为半开放体系下用水解实验和沉淀实验研究元素的迁移、沉淀动力学机制提供了基础。本实用新型最高温度和压力达350℃和100MPa。因此，本实用新型具有结构简单、安全可靠、耐高温高压、可在线进样和取样的特点。
附图说明
图1为本实用新型结构原理示意图；
图2为本实用新型之反应釜增压系统结构原理示意图；
图3为本实用新型之高温高压反应釜俯视结构示意图；
图4为本实用新型之釜体与釜盖连接局部放大剖视图；
图中：1-釜体，2-釜盖，3-连接机构，4-安全阀，5-压力表Ⅰ，6-进样管，7-取样管，8-热电偶插孔，9-热电偶，10-柱塞泵、11-背压控制器，12-截止阀，13-压力表Ⅱ，14-防爆卡环，15-高温强磁搅拌子，16-电机，17-磁体，18-高压进气管，19-高压储气瓶，20-液压系统，21-高压增压缸，22-高压泄压阀，23-加热保温装置，24-防爆O形环，25-温度控制器，26-减压阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。
如图1、2、3和4所示，本实用新型包括釜体1、釜盖2、连接机构3、安全阀4、压力表Ⅰ5、进样管6、取样管7、热电偶插孔8、热电偶9，所述釜盖2置于釜体1上端并通过连接机构3固定连接，所述釜盖2依次设置安全阀4、进样管6、取样管7、热电偶插孔8，所述热电偶9自热电偶插孔8伸入釜体1，所述压力表Ⅰ5直接设置于釜盖2或设置于进样管6的连接管道，所述进样管6在釜盖2外的一端连接有柱塞泵10，所述取样管7在釜盖2外的一端连接有背压控制器11。
所述进样管6与柱塞泵10之间设置有截止阀12，所述取样管7与背压控制器11之间设置有压力表Ⅱ13。
所述取样管7的取样口伸入至釜体1内的下部或底部，所述取样管7的取样口和/或或背压控制器11的进样口固定设置有纳米级滤片。
所述釜盖2成草帽结构且釜体1成带外边沿的“U”型体结构，所述连接机构3成卡接于釜盖2的草帽边沿与釜体1的外边沿，所述釜盖2的草帽边沿下端设置有环形凹槽Ⅰ且釜体1的外边沿上端设置有与之相对应的环形凸台。
所述连接机构3成“［”形锁扣结构，所述连接机构3一端与釜体1的外边沿铰接且另一端设置有螺孔，所述釜盖2的草帽边沿上端设置有与连接机构3的螺孔对应的锥孔，所述釜盖2与釜体1经多个卡接于边沿的连接机构3通过穿过螺孔定位于锥孔内的螺钉固定连接。
所述釜盖2与釜体1在连接机构3之间的边沿间隔卡接有分别与边沿上端及下端贴合的防爆卡环14。
所述釜体1的外边沿上端环形凸台内设置有凹槽Ⅱ，所述凹槽Ⅱ内设置有防爆O形环24。
所述釜体1底部内设置有高温强磁搅拌子15，所述釜体1底部外设置有与电机16连接的磁体17。
所述高温强磁搅拌子15包有聚四氟乙烯外衬，所述磁体17为双磁体。
所述釜盖2上还设置有与增压系统的高压供气口连通的高压进气管18，所述增压系统包括高压储气瓶19、液压系统20、高压增压缸21、高压泄压阀22，所述液压系统20的液压油管道与高压增压缸21的驱动端油管连通，所述高压增压缸21的增压端进口与高压储气瓶19连通且出口通过管道与高压进气管18连通。
本实用新型还包括底部设置有通孔且成桶形的加热保温装置23，所述釜体1埋设于加热保温装置23中，所述电机16与加热保温装置23固定连接，所述磁体17设置加热保温装置23底部的通孔中。
所述热电偶9与温度控制器25信号连接。
本实用新型工作原理：
本实用新型通过将反应釜设置为上下分体式，既可以简化设计，便于内部设置诸如高温强磁搅拌子等附属装置，也有利于清洗和清除实验后预留的沉淀物；通过在分体设置的釜盖上设置内外连通的进样管和取样管，并在釜盖外的进样管一端设置柱塞泵和在取样管一端设置背压控制器，从而能够在釜内高温高压的条件下在线进行高压进样和减压取样，解决了现有装置无法完成在高温高压条件下成岩成矿的元素水解和矿物沉淀机制模拟实验，为半开放体系下用水解实验和沉淀实验研究元素的迁移、沉淀动力学机制提供了基础。进一步，进样管与柱塞泵之间设置有截止阀，取样管与背压控制器之间设置有压力表Ⅱ；通过设置截止阀和压力表，能够在不需要在线进料时关闭进料通道，从而使得釜内高压不会持续对进料系统的各装置形成背压，有利于提高进料系统各装置的寿命；而且取样管设置压力表能够实时观察釜内压力，从而可以选着适当压力时机进行取样，既能保护背压控制器，也能满足取样的压力要求。更进一步，取样管的取样口伸入至釜体内的下部或底部，取样管的取样口和/或或背压控制器的进样口固定设置有纳米级滤片；取样管延伸至釜体下部或底部，能够适应较少反应物情况下的取样，而且配合底部的高温强磁搅拌子也能取得更加均匀的反应产物；而设置纳米级滤片，可以防止釜内反应中生成的沉淀与溶液一起流出对管道及背压取样器造成堵塞，而且也不会影响取样液的检测。进一步，釜盖成草帽结构且釜体成带外边沿的“U”型体结构，连接机构成卡接于釜盖的草帽边沿与釜体的外边沿，釜盖的草帽边沿下端设置有环形凹槽Ⅰ且釜体的外边沿上端设置有与之相对应的环形凸台；通过将釜体及釜盖分别设置对应的外边沿，从而能使连接机构通过卡接于其外边沿使釜体及釜盖形成一体，为釜体及釜盖实现耐高压打下基础，而且在外边沿分别对应设置环形凹槽及环形凸台，既能提高高温高压釜的耐高压性能，提高了高压环境下的安全性，而且也具有一定的密封性能。更进一步，连接机构成“［”形锁扣结构，连接机构一端与釜体的外边沿铰接且另一端设置有螺孔，釜盖的草帽边沿上端设置有与连接机构的螺孔对应的锥孔，釜盖与釜体经多个卡接于边沿的连接机构通过穿过螺孔定位于锥孔内的螺钉固定连接；将连接机构设置为与釜体铰接的锁扣结构，既能加快釜盖拆卸时的速度，而且也能防止连接机构遗失，另外在釜盖的边沿上端设置与连接机构螺孔对应的锥孔，可以通过螺钉将连接机构固定于锥孔内，从而提高釜盖与釜体连接的可靠性，进而增加在高压环境下的安全性。更进一步，釜盖与釜体在连接机构之间的边沿间隔卡接有分别与边沿上端及下端贴合的防爆卡环，釜体的外边沿上端环形凸台内设置有凹槽Ⅱ，凹槽Ⅱ内设置有防爆O形环；通过防爆卡环可以进一步增加高温高压反应釜的耐高压的可靠性，而通过在环形凸台设置凹槽Ⅱ及防爆O形环，可对釜体与釜盖之间形成安全可靠的密封，防止高压泄漏。进一步，釜体底部内设置有高温强磁搅拌子，釜体底部外设置有与电机连接的磁体，高温强磁搅拌子包有聚四氟乙烯外衬，磁体为双磁体；釜内的搅拌子能够提高实验时混合液的均匀性，而且釜内搅拌子完全在釜体静密封腔内部旋转，不伸出釜体外部，彻底解决了填料密封无法克服的泄漏问题，使反应介质处于绝对封闭的状态中，无任何泄漏和污染。 更进一步，釜盖上还设置有与增压系统的高压供气口连通的高压进气管，增压系统之液压系统的液压油管道与高压增压缸的驱动端油管连通，高压增压缸的增压端进口与高压储气瓶连通且出口通过管道与高压进气管连通；通过低压液压系统驱动高压增压缸，使高压储气瓶输出的气体增压至要求的压力输入高温高压反应釜内，从而维持釜内的实验压力，整体结构紧凑、增压效率高、安全可靠。进一步，包括底部设置有通孔且成桶形的加热保温装置，釜体埋设于加热保温装置中，电机与加热保温装置固定连接，磁体设置加热保温装置底部的通孔中；通过釜体外包裹式加热保温装置对釜体进行加热和保温，从而既能够控制釜内的温度，而且也能够简化结构和对底部的磁力搅拌结构形成支点。综上所述，本实用新型具有结构简单、安全可靠、耐高温高压、可在线进样和取样的特点。
Claims (10)
1.一种可在线进样取样的高温高压反应釜，其特征在于包括釜体（1）、釜盖（2）、连接机构（3）、安全阀（4）、压力表Ⅰ（5）、进样管（6）、取样管（7）、热电偶插孔（8），所述釜盖（2）置于釜体（1）上端并通过连接机构（3）固定连接，所述釜盖（2）依次设置安全阀（4）、进样管（6）、取样管（7）、热电偶插孔（8），所述热电偶（9）自热电偶插孔（8）伸入釜体（1），所述压力表Ⅰ（5）直接设置于釜盖（2）或设置于进样管（6）的连接管道，所述进样管（6）在釜盖（2）外的一端连接有柱塞泵（10），所述取样管（7）在釜盖（2）外的一端连接有背压控制器（11）。
2.根据权利要求1所述可在线进样取样的高温高压反应釜，其特征在于所述进样管（6）与柱塞泵（10）之间设置有截止阀（12），所述取样管（7）与背压控制器（11）之间设置有压力表Ⅱ（13）。
3.根据权利要求2所述可在线进样取样的高温高压反应釜，其特征在于所述取样管（7）的取样口伸入至釜体（1）内的下部或底部，所述取样管（7）的取样口和/或背压控制器（11）的进样口固定设置有纳米级滤片。
4.根据权利要求1所述可在线进样取样的高温高压反应釜，其特征在于所述釜盖（2）成草帽结构且釜体（1）成带外边沿的“U”型体结构，所述连接机构（3）成卡接于釜盖（2）的草帽边沿与釜体（1）的外边沿，所述釜盖（2）的草帽边沿下端设置有环形凹槽Ⅰ且釜体（1）的外边沿上端设置有与之相对应的环形凸台。
5.根据权利要求4所述可在线进样取样的高温高压反应釜，其特征在于所述连接机构（3）成“［”形锁扣结构，所述连接机构（3）一端与釜体（1）的外边沿铰接且另一端设置有螺孔，所述釜盖（2）的草帽边沿上端设置有与连接机构（3）的螺孔对应的锥孔，所述釜盖（2）与釜体（1）经多个卡接于边沿的连接机构（3）通过穿过螺孔定位于锥孔内的螺钉固定连接。
6.根据权利要求5所述可在线进样取样的高温高压反应釜，其特征在于所述釜盖（2）与釜体（1）在连接机构（3）之间的边沿间隔卡接有分别与边沿上端及下端贴合的防爆卡环（14）。
7.根据权利要求1至6任意一项所述可在线进样取样的高温高压反应釜，其特征在于所述釜体（1）底部内设置有高温强磁搅拌子（15），所述釜体（1）底部外设置有与电机（16）连接的磁体（17）。
8.根据权利要求7所述可在线进样取样的高温高压反应釜，其特征在于所述高温强磁搅拌子（15）包有聚四氟乙烯外衬，所述磁体（17）为双磁体。
9.根据权利要求7所述可在线进样取样的高温高压反应釜，其特征在于所述釜盖（2）上还设置有与增压系统的高压供气口连通的高压进气管（18），所述增压系统包括高压储气瓶（19）、液压系统（20）、高压增压缸（21）、高压泄压阀（22），所述液压系统（20）的液压油管道与高压增压缸（21）的驱动端油管连通，所述高压增压缸（21）的增压端进口与高压储气瓶（19）连通且出口通过管道与高压进气管（18）连通。
10.根据权利要求7所述可在线进样取样的高温高压反应釜，其特征在于还包括底部设置有通孔且成桶形的加热保温装置（23），所述釜体（1）埋设于加热保温装置（23）中，所述电机（16）与加热保温装置（23）固定连接，所述磁体（17）设置加热保温装置（23）底部的通孔中。
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