CN207816756U - 一种高温高压蒸汽热解反应的实验装置 - Google Patents

Abstract

一种高温高压蒸汽热解反应的实验装置，属于热解反应技术领域，包括热解反应系统、测试控制系统和流体排出与收集系统，热解反应系统由样品杯、三脚架、紧固螺栓、釜体内腔盖、釜体内腔、加热棒和保温层组成，测试控制系统由程序控温装置、测温装置、电接点压力表、安全阀、压力传感器组成，流体排出与收集系统由入口阀、入口管、排液管、排液阀、液体收集装置、排气管、排气阀、气体收集装置、真空阀、真空泵组成；本实用新型提供的一种高温高压蒸汽热解反应的实验装置，价格便宜、占地面积小、操作简单安全、资源消耗小、通过控制蒸馏水量和加热温度，在反应釜内产生高温高压水蒸汽，使其直接对釜内的实验样品进行加热，发生热解反应。

Description

一种高温高压蒸汽热解反应的实验装置

技术领域

本实用新型涉及热解反应技术领域，尤其是一种高温高压蒸汽热解反应的实验装置。

背景技术

原位注蒸汽开采是指通过地面钻井，将高温蒸汽注入地下固体矿层，通过热解作用将矿层中有用组分转变为流体，再利用传统的油气开采工艺将其采至地面的一类采矿方法。原位注蒸汽开采技术具有经济效益好、生产效率高、安全环保等优点，其对于推动我国矿产资源的清洁、可持续性开采具有重要的社会和经济作用。目前，国内外已有关于原位注蒸汽开采技术在油页岩与低变质煤等矿产资源上的应用研究，但该技术的研究仍处于室内实验阶段，因此为了实现其在现场的规模化、产业化应用，需要全面开展高温高压蒸汽热解反应实验研究。

现有的高温蒸汽热解反应实验装置主要包括蒸汽发生器、过热管、反应釜、冷凝装置和温度控制系统等，其主要存在如下几个问题：①实验装置价格昂贵、占地面积大；②实验过程中，要实时观察蒸汽发生器中的水位，对其进行补水，使得实验操作复杂、安全系数低；③实验装置的结构复杂，导致热损失严重，为了维持反应釜中的蒸汽处于高温状态，过热管需要在更高的温度条件下长时间工作，资源消耗大；④反应釜中的蒸汽压力不超过3-5MPa，不能满足更高压力环境下的热解反应实验条件。

因此，想要全面开展高温高压蒸汽热解反应实验研究，就需要设计并构建新的高温高压蒸汽热解反应实验装置。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺点，本实用新型提供了一种高温高压蒸汽热解反应的实验装置，根据不同温度与压力下的蒸汽密度表和反应釜内腔剩余容积计算应加的蒸馏水量，从而通过控制蒸馏水量和加热温度，在反应釜内产生高温高压水蒸汽，使其直接对釜内的实验样品进行加热，实现高温高压蒸汽热解反应。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种高温高压蒸汽热解反应的实验装置，包括热解反应系统、测试控制系统和流体排出与收集系统。

热解反应系统由样品杯、三脚架、紧固螺栓、釜体内腔盖、釜体内腔、加热棒和保温层组成；

所述保温层设在釜体的外侧，所述釜体内腔设置在所述保温层的内侧底部，且所述釜体内腔与所述保温层之间存在空隙段，该空隙段内设置所述加热棒；

测试控制系统由程序控温装置、测温装置、电接点压力表、安全阀、压力传感器组成；

所述程序控温装置以及所述测温装置位于釜体外部，所述程序控温装置与所述加热棒连接，所述测温装置与所述釜体内腔连接；

流体排出与收集系统由入口阀、入口管、排液管、排液阀、液体收集装置、排气管、排气阀、气体收集装置、真空阀、真空泵组成；

所述入口阀设置在所述入口管上，所述排气管的一端与所述釜体内腔连通，所述排气管的另一端分别连接第一连接管和第二连接管，所述第一连接管连接所述真空泵，所述第二连接管连接所述气体收集装置；

所述釜体内腔底端通过所述排液管连接所述液体收集装置，所述排液管上设置所述排液阀。

基于上述方案，所述釜体内腔底端设置所述三脚架，所述三脚架顶端放置所述样品杯。

基于上述方案，所述釜体内腔顶部通过至少2个所述紧固螺栓与所述釜体内腔盖连接。

基于上述方案，所述釜体内腔盖顶端连接所述入口管的一端，所述入口管的另一端连接所述电接点压力表。

基于上述方案，所述压力传感器通过管线连接所述釜体内腔，在所述釜体内腔和所述压力传感器的连接管线上设置有所述安全阀。

基于上述方案，所述第一连接管上设有所述真空阀，在所述第二连接管上设有所述排气阀。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提出的一种高温高压蒸汽热解反应的实验装置，可根据不同温度与压力下的蒸汽密度表和反应釜内腔剩余容积计算应加蒸馏水量，从而通过控制蒸馏水量和加热温度，在反应釜内产生高温高压水蒸汽，使其直接对釜内的实验样品进行加热，发生热解反应；而且本装置价格便宜、占地面积小，且操作方法简单安全、资源消耗小、可实现更高的压力条件。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图中标号说明：1、样品杯；2、三脚架；3、紧固螺栓；4、釜体内腔盖；5、釜体内腔；6、加热棒；7、保温层；8、程序控温装置；9、测温装置；10、电接点压力表；11、安全阀；12、压力传感器；13、入口阀；14、入口管；15、排气管；16、真空阀；17、真空泵；18、排气阀；19、气体收集装置；20、排液管；21、排液阀；22、液体收集装置；23、第一连接管；24、第二连接管。

具体实施方式

以下结合本实用新型结构附图和实施例对本实用新型产品作进一步描述，实施例的描述仅为便于理解和应用本实用新型，而非对本实用新型保护的限制。

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种高温高压蒸汽热解反应的实验装置，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后

请参阅附图，本实用新型提供的一种高温高压蒸汽热解反应的实验装置，包括热解反应系统、测试控制系统和流体排出与收集系统；

热解反应系统是整个实验装置的核心部分，其主要是通过控制反应釜内的蒸馏水量和加热温度，利用形成的高温高压水蒸汽对釜内的油页岩样品进行加热，从而发生热解反应。

热解反应系统由样品杯1、三脚架2、紧固螺栓3、釜体内腔盖4、釜体内腔5、加热棒6和保温层7组成。

其最高工作温度为600℃，最高工作压力为30MPa，且样品杯的内径为40mm，外径为44mm，高度为60mm，三脚架的顶面直径为50mm，高度为60mm，釜体内腔的直径为72mm，高度为196mm，容积约为800ml。

所述保温层7设在釜体的外侧，所述釜体内腔5设置在所述保温层7的内侧底部，且所述釜体内腔5与所述保温层7之间存在空隙段，该空隙段内设置所述加热棒6；所述釜体内腔5底端设置所述三脚架2，所述三脚架2顶端放置所述样品杯1；所述釜体内腔5顶部通过至少2个所述紧固螺栓3与所述釜体内腔盖4连接。

盖上釜体内腔盖4后，通过紧固螺栓3密封，利用加热棒6对釜体加热，釜体周围的保温层7对其进行保温。

测试控制系统由程序控温装置8、测温装置9、电接点压力表10、安全阀11、压力传感器12组成。

所述釜体内腔盖4顶端连接所述入口管14的一端，所述入口管14的另一端连接所述电接点压力表10。

控制升温速度与反应温度的程序控温装置8以及测温装置9位于釜体外部，所述程序控温装置8与所述加热棒6连接，所述测温装置9与所述釜体内腔5连接。

所述压力传感器12通过管线连接所述釜体内腔5，在所述釜体内腔5和所述压力传感器12的连接管线上设置有所述安全阀11。

其中升温速度在0.3℃/min至50℃/min之间可调节；当压力超过设定值时，位于釜体内腔5顶部的电接点压力表10自动切断电源，停止加热，同时位于釜体内腔5右侧的压力传感器12控制安全阀11打开，流体排出后降低釜体内腔5压力，以保证实验安全。

流体排出与收集系统由入口阀13、入口管14、排液管20、排液阀21、液体收集装置22、排气管15、排气阀18、气体收集装置19、真空阀16、真空泵17组成。

所述入口阀13设置在所述入口管14上，所述排气管15的一端与所述釜体内腔5连通，所述排气管15的另一端分别连接第一连接管23和第二连接管24，所述第一连接管23连接所述真空泵17，所述第二连接管24连接所述气体收集装置19，所述第一连接管23上设有所述真空阀16，在所述第二连接管24上设有所述排气阀18，所述釜体内腔5底端通过所述排液管20连接所述液体收集装置22，所述排液管20上设置所述排液阀21。

流体经入口管14流入至釜体内腔5，入口阀13对流体的流动速率进行控制。

当釜体内腔5中需要真空环境时，启动真空泵17，打开真空阀16，釜体内腔5中储存的空气由负压作用被抽至真空泵17内。

釜体内腔5顶部的排气管15、排气阀18、气体收集装置19)控制热解反应后的气体的流出与收集。

釜体内腔5底部的排液管20、排液阀21、液体收集装置22控制热解反应后的液体的流出与收集。

工作原理：本实用新型采用的高温高压蒸汽热解反应的实验装置根据不同温度与压力下的蒸汽密度表和反应釜内腔剩余容积计算应加的蒸馏水量，从而通过控制蒸馏水量和加热温度，在反应釜内产生高温高压水蒸汽，使其直接对釜体内腔的实验样品进行加热，实现高温高压蒸汽热解反应。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种高温高压蒸汽热解反应的实验装置，包括热解反应系统、测试控制系统和流体排出与收集系统，其特征在于：

热解反应系统由样品杯(1)、三脚架(2)、紧固螺栓(3)、釜体内腔盖(4)、釜体内腔(5)、加热棒(6)和保温层(7)组成；

所述保温层(7)设在釜体的外侧，所述釜体内腔(5)设置在所述保温层(7)的内侧底部，且所述釜体内腔(5)与所述保温层(7)之间存在空隙段，该空隙段内设置所述加热棒(6)；

测试控制系统由程序控温装置(8)、测温装置(9)、电接点压力表(10)、安全阀(11)、压力传感器(12)组成；

所述程序控温装置(8)以及所述测温装置(9)位于釜体外部，所述程序控温装置(8)与所述加热棒(6)连接，所述测温装置(9)与所述釜体内腔(5)连接；

流体排出与收集系统由入口阀(13)、入口管(14)、排液管(20)、排液阀(21)、液体收集装置(22)、排气管(15)、排气阀(18)、气体收集装置(19)、真空阀(16)、真空泵(17)组成；

所述入口阀(13)设置在所述入口管(14)上，所述排气管(15)的一端与所述釜体内腔(5)连通，所述排气管(15)的另一端分别连接第一连接管(23)和第二连接管(24)，所述第一连接管(23)连接所述真空泵(17)，所述第二连接管(24)连接所述气体收集装置(19)；

所述釜体内腔(5)底端通过所述排液管(20)连接所述液体收集装置(22)，所述排液管(20)上设置所述排液阀(21)。

2.根据权利要求1所述的高温高压蒸汽热解反应的实验装置，其特征在于：所述釜体内腔(5)底端设置所述三脚架(2)，所述三脚架(2)顶端放置所述样品杯(1)。

3.根据权利要求1所述的高温高压蒸汽热解反应的实验装置，其特征在于：所述釜体内腔(5)顶部通过至少2个所述紧固螺栓(3)与所述釜体内腔盖(4)连接。

4.根据权利要求1所述的高温高压蒸汽热解反应的实验装置，其特征在于：所述釜体内腔盖(4)顶端连接所述入口管(14)的一端，所述入口管(14)的另一端连接所述电接点压力表(10)。

5.根据权利要求1所述的高温高压蒸汽热解反应的实验装置，其特征在于：所述压力传感器(12)通过管线连接所述釜体内腔(5)，在所述釜体内腔(5)和所述压力传感器(12)的连接管线上设置有所述安全阀(11)。

6.根据权利要求1所述的高温高压蒸汽热解反应的实验装置，其特征在于：所述第一连接管(23)上设有所述真空阀(16)，在所述第二连接管(24)上设有所述排气阀(18)。