專利名稱：用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱解裝置，具體是指一種對巖石中的干酪根的進(jìn)行熱解的用于開放式 生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b置。
技術(shù)背景在自然地質(zhì)條件下，地層巖石中的干酪根受熱產(chǎn)生石油和天然氣。 一般情況下，干酪 根受熱首先產(chǎn)生油(液態(tài)烴類)；如溫度繼續(xù)升高，干酪根轉(zhuǎn)為以產(chǎn)生氣體為主。同時，早 期產(chǎn)生的油也受熱裂解成氣體。但是在大部分的地質(zhì)條件下，巖石中的生烴物質(zhì)干酪根處 在開放或半開放的環(huán)境中，干酪根產(chǎn)生的油，至少是部分油，隨即通過初次運移穿過巖石 裂隙或孔隙離開受熱區(qū)域，不再參與裂解產(chǎn)生氣體的過程。為研究在這種開放式環(huán)境下的 干酪根生烴的動力學(xué)參數(shù)，需要用人工熱模擬的實驗方法來重現(xiàn)干酪根生成氣體的過程， 實驗過程中要求干酪根生成的油類及時排出，同時要求實驗裝置對溫度的測量及控制要準(zhǔn) 確。目前國內(nèi)外用于巖石中的干酪根熱解的裝置都是將樣品放在管狀容器中，電熱絲和熱 電偶都放在管外，在加熱時熱電偶不能直接測量樣品受熱的溫度，溫度的測量及控制不準(zhǔn) 確；而且在熱解的過程中產(chǎn)生的油不能及時排出，油受熱裂解產(chǎn)生的氣體會對干酪根直接 產(chǎn)生的天然氣起到混染作用，這兩種情形都會影響到實驗結(jié)果。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種熱解溫度的測量及控制準(zhǔn)確、干酪根熱解所產(chǎn)生的油受熱 裂解產(chǎn)生的氣體不會對干酪根直接產(chǎn)生的天然氣起到混染作用的用于開放式生烴動力學(xué)研 究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確 溫控?zé)峤庋b置，包括第一加熱室和第二加熱室；第一加熱室上設(shè)有第一加熱裝置，第一加 熱室中設(shè)有可容置樣品的樣品管，第一加熱室上設(shè)有伸入樣品管中的第一熱電偶；第二加 熱室上設(shè)有第二加熱裝置和第二熱電偶，第二加熱室內(nèi)設(shè)有吸附劑；第一加熱室上部設(shè)有 進(jìn)氣口，進(jìn)氣口上連通有進(jìn)氣管道，第一加熱室下部與所述的第二加熱室的上部連通，所 述的第二加熱室下部設(shè)有出氣口，出氣口通過出氣管道和氣體收集閥連接有氣體收集容器， 在出氣口和氣體收集閥之間的出氣管道上設(shè)有排氣閥。本發(fā)明工作時，干酪根樣品放在第一加熱室中的樣品管中，第一熱電偶插入到干酪根 樣品中，氣體收集閥關(guān)閉，排氣閥打開，在進(jìn)氣管道中通以大流量的載氣，載氣依次經(jīng)過進(jìn)氣口、第一加熱室、第二加熱室、出氣口、出氣管道，最后從排氣閥排出。第一加熱裝 置開始對干酪根樣品進(jìn)行加熱，第一熱電偶可準(zhǔn)確測量干酪根樣品的溫度，以對熱解的溫 度進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。干酪根樣品在溫度較低(溫度低于38(TC)時產(chǎn)生油，在載氣的吹掃下， 油向第二加熱室中流動，并被吸附劑吸附。第一加熱裝置加熱一段時間后，生油基本結(jié)束， 第一加熱裝置停止加熱。第二加熱裝置開始對第二加熱室中的吸附劑所吸附的油進(jìn)行高溫 加熱，使油迅速裂解，在加熱時第二熱電偶可控制加熱的溫度。油裂解后產(chǎn)生的氣在載氣 的帶動下流經(jīng)出氣口、出氣管道，最后從排氣閥排出，這樣就避免了油裂解產(chǎn)生的氣體混 入干酪根直接產(chǎn)生的氣體的可能性。在油全部氣化排出后，第二加熱裝置停止加熱，關(guān)閉 排氣閥，打開氣體收集闊，第一加熱裝置開始對干酪根樣品進(jìn)行程序升溫加熱。干酪根樣 品在高溫下熱解產(chǎn)生天然氣，并和載氣一起經(jīng)氣體收集閥進(jìn)入氣體收集容器內(nèi)。最后對氣 體收集容器的氣體進(jìn)行分析，即可得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果。由于采用了上述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在加熱時溫度測量精度及準(zhǔn)確度高，并避免了油裂解 氣對干酪根直接產(chǎn)生的天然氣的混染作用，保證了實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。


圖1是用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b置的剖視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的 任何限制。如圖1所示，本發(fā)明所述的用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b置，包括第 一加熱室1和第二加熱室2。第一加熱室1和第二加熱室2為管狀，由金屬材料如不銹鋼制 成。所述的第一加熱室1上設(shè)有第一加熱裝置3，第一加熱室1中設(shè)有可容置樣品的樣品管 4，樣品管4為玻璃纖維編織而成，樣品管4的兩端分別設(shè)在石英棉，樣品25置于石英棉 之間。第一加熱室1上設(shè)有伸入樣品管4中的第一熱電偶5，第一熱電偶5插入樣品中可直 接準(zhǔn)確測量樣品25的溫度，以對熱解的溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。所述的第二加熱室2上設(shè)有 第二加熱裝置6和第二熱電偶7,第二熱電偶7可測量第二加熱室2中的溫度，以對裂解的 溫度迸行控制。第二加熱室2內(nèi)設(shè)有吸附劑8，吸附劑8可吸附樣品25熱解產(chǎn)生的油，如 果不用吸附劑，則油可能凝結(jié)在第二加熱室2底部高溫和低溫區(qū)的過渡地帶，使第二加熱 室2受到污染。所述的第一加熱室1上部設(shè)有進(jìn)氣口 9，進(jìn)氣口 9上連通有進(jìn)氣管道10， 第一加熱室1下部與所述的第二加熱室2的上部連通，所述的第二加熱室2下部設(shè)有出氣 口12，出氣口 12通過出氣管道13和氣體收集閥14連接有氣體收集容器15，在出氣口12 和氣體收集閥14之間的出氣管道13上設(shè)有排氣閥16。所述的進(jìn)氣口9、第一加熱室l、第二加熱室2、出氣管道13依次形成進(jìn)氣管道10的氣流通道。所述的第一加熱室1和第二加熱室2設(shè)置在一密封的外加熱管17中，并分別與外加熱 管17的內(nèi)壁面保持一定間隔，所述的第一加熱裝置3、第二加熱裝置6分別設(shè)在外加熱管 17上，所述的外加熱管17上設(shè)有與進(jìn)氣管道10連接的入口 18，所述的出氣管道13從外 加熱管17的下部延伸出來。進(jìn)氣管道10中的載氣從入口 18進(jìn)入外加熱管17與第一加熱 室1、第二加熱室2之間的間隔中，經(jīng)過第一加熱裝置3的預(yù)熱，再從進(jìn)氣口 9進(jìn)入第一加 熱室l中。這樣樣品可以不直接接觸第一加熱裝置3而是通過預(yù)熱的載氣均勻受熱。所述的第一加熱裝置3為繞在外加熱管17上的電熱絲。所述的第二加熱裝置6為繞在 外加熱管17上的電熱絲。電熱絲通以電流即可產(chǎn)生熱量，控制電流的大小即可方便地控制 加熱的溫度。所述的第一加熱室1下部與所述的第二加熱室2的上部通過細(xì)孔11連通。當(dāng)氣流流經(jīng) 細(xì)孔11時，因細(xì)孔11內(nèi)徑狹小而使氣流的流速突然加大，有助于將油迅速徹底的從第一 加熱室1中吹走。所述的外加熱管17在第一加熱裝置3和第二加熱裝置6之間設(shè)有隔熱槽19。隔熱槽 19為外加熱管17上的一圈凹槽，第一加熱裝置3和第二加熱裝置6分別設(shè)在凹槽的兩側(cè)。 第二加熱裝置6加熱時，隔熱槽19可起到隔熱作用，第二加熱裝置6的加熱不會對第一加 熱室l內(nèi)的樣品產(chǎn)生影響。所述的第一加熱裝置3對進(jìn)氣管道10進(jìn)行預(yù)熱，即對進(jìn)氣管道10中的載氣進(jìn)行預(yù)熱， 載氣可對樣品進(jìn)行均勻加熱。所述的第一加熱裝置3與進(jìn)氣管道10交叉纏繞在外加熱管17上。在外加熱管17外， 電熱絲和進(jìn)氣管道10交互纏繞，第一加熱裝置3加熱時，可同時對進(jìn)氣管道10內(nèi)的載氣 進(jìn)行加熱，使得載氣在進(jìn)入第一加熱室1之前得到均勻加熱。所述的進(jìn)氣管道10上設(shè)有電子質(zhì)量流量控制器20，電子質(zhì)量流量控制器20可控制進(jìn) 氣管道10通過的載氣的速度及流量。所述的外加熱管17上端和下端別設(shè)有密封螺帽21，密封螺帽21與外加熱管17之間設(shè) 有石墨密封圈24。所述的第一熱電偶5從外加熱管17的上端的密封螺帽21中延伸出來， 所述的出氣管道13從外加熱管17的下端的密封螺帽21中延伸出來。在外加熱管17外還 設(shè)有支架23，支架23便于將整個裝置支承起來。所述的第一加熱室1上部設(shè)有錐形塞22， 所述的進(jìn)氣口 9設(shè)在錐形塞22上。其設(shè)置方式可在錐形塞22的外緣開設(shè)垂直的細(xì)槽。本發(fā)明在具體使用時，將稱重的樣品25放在第一加熱室1中的樣品管4中，樣品管4 的兩端塞上石英棉，樣品管4放入第一加熱室1中，錐型塞22塞住第一加熱室1頂部。將第一熱電偶5插入到樣品25中，氣體收集閥14關(guān)閉，排氣閥16打開。啟動電子質(zhì)量流量控制器20，使通過進(jìn)氣管道10的氣流為200ml/分，進(jìn)氣管道10中的載氣依次經(jīng)過進(jìn)氣口9、入口 18、外加熱管17、第一加熱室l、細(xì)孔ll、第二加熱室2、出氣口12、出氣管道13，最后從排氣閥16排出。啟動第一加熱裝置3的加熱電源，從室溫開始，以2(TC/分的升溫速率開始上升，溫度到達(dá)38(TC后恒溫20分。此時樣品25產(chǎn)生油，在載氣的吹掃下，油向第二加熱室2中流動，并被吸附劑8吸附。第一加熱裝置3加熱一段時間后，生油基本結(jié)束，第一加熱裝置3停止加熱。啟動第二加熱裝置6的加熱電源，以2(TC/分的升溫速率開始上升，當(dāng)?shù)诙犭娕?溫 度到達(dá)680'C后恒溫60分。此時吸附劑8上的油迅速裂解，其裂解后產(chǎn)生的氣在載氣的帶 動下流經(jīng)出氣口 12、出氣管道13，最后從排氣閥16排出。第二加熱裝置6的溫度下降， 最后使第二熱電偶7保持溫度30(TC;將排氣閥16關(guān)閉，氣體收集閥14打開。電子質(zhì)量流量控制器20使通過進(jìn)氣管道10 的氣流為25ml/分。啟動第一加熱裝置3的加熱電源，以2(TC/分的升溫速率開始上升，當(dāng)?shù)谝粺犭娕?溫 度到達(dá)68(TC后，此時樣品25在高溫下熱解產(chǎn)生天然氣，并和載氣一起經(jīng)氣體收集閥14進(jìn) 入氣體收集容器15內(nèi)。熱解完成后，第一加熱裝置3和第二加熱裝置6停止加熱，氣體收 集閥14關(guān)閉，分析氣體收集容器15中的氣體，實驗結(jié)束。
權(quán)利要求
1. 一種用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b置，其特征在于包括第一加熱室(1)和第二加熱室(2)；所述的第一加熱室(1)上設(shè)有第一加熱裝置(3)，第一加熱室(1)中設(shè)有可容置樣品的樣品管(4)，第一加熱室(1)上設(shè)有伸入樣品管(4)中的第一熱電偶(5)；所述的第二加熱室(2)上設(shè)有第二加熱裝置(6)和第二熱電偶(7)，第二加熱室(2)內(nèi)設(shè)有吸附劑(8)；所述的第一加熱室(1)上部設(shè)有進(jìn)氣口(9)，進(jìn)氣口(9)上連通有進(jìn)氣管道(10)，第一加熱室(1)下部與所述的第二加熱室(2)的上部連通，所述的第二加熱室(2)下部設(shè)有出氣口(12)，出氣口(12)通過出氣管道(13)和氣體收集閥(14)連接有氣體收集容器(15)，在出氣口(12)和氣體收集閥(14)之間的出氣管道(13)上設(shè)有排氣閥(16)。
2. 按照權(quán)利要求l所述的用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b置，其特征在 于所述的第一加熱室(1)和第二加熱室(2)設(shè)置在一密封的外加熱管(17)中，并分 別與外加熱管(17)的內(nèi)壁面保持一定間隔，所述的第一加熱裝置(3)、第二加熱裝置(6) 分別設(shè)在外加熱管(17)上，所述的外加熱管(17)上設(shè)有與進(jìn)氣管道(10)連接的入口(18)，所述的出氣管道(13)從外加熱管(17)的下部延伸出來。
3. 按照權(quán)利要求2所述的用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b置，其特征在 于所述的第一加熱裝置(3)為繞在外加熱管(17)上的電熱絲。
4. 按照權(quán)利要求2所述的用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b置，其特征在 于所述的第二加熱裝置(6)為繞在外加熱管(17)上的電熱絲。
5. 按照權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b 置，其特征在于所述的第一加熱室(1)下部與所述的第二加熱室(2)的上部通過細(xì)孔(11)連通。
6. 按照權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b 置，其特征在于所述的外加熱管(17)在第一加熱裝置(3)和第二加熱裝置(6)之間 設(shè)有隔熱槽(19)。
7. 按照權(quán)利要求3所述的用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b置，其特征在 于所述的第一加熱裝置(3)對進(jìn)氣管道(10)進(jìn)行預(yù)熱。
8. 按照權(quán)利要求7所述的用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b置，其特征在 于所述的第一加熱裝置(3)與進(jìn)氣管道(10)交叉纏繞在外加熱管(17)上。
9. 按照權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b 置，其特征在于所述的進(jìn)氣管道(10)上設(shè)有電子質(zhì)量流量控制器(20)。
10. 按照權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤?裝置，其特征在于所述的外加熱管(17)上端和下端別設(shè)有密封螺帽(21)，所述的第一 加熱室(1)上部設(shè)有錐形塞(22),所述的進(jìn)氣口 (9)設(shè)在錐形塞(22)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于開放式生烴動力學(xué)研究的準(zhǔn)確溫控?zé)峤庋b置，其包括第一加熱室(1)和第二加熱室(2)；第一加熱室上設(shè)有第一加熱裝置(3)，第一加熱室中設(shè)有可容置樣品的樣品管(4)，第一加熱室上設(shè)有伸入樣品管中的第一熱電偶(5)；第二加熱室上設(shè)有第二加熱裝置(6)和第二熱電偶(7)，第二加熱室內(nèi)設(shè)有吸附劑(8)；第一加熱室上部設(shè)有進(jìn)氣口(9)，進(jìn)氣口上連通有進(jìn)氣管道(10)，第一加熱室下部與第二加熱室的上部連通，所述的第二加熱室下部設(shè)有出氣口(12)，出氣口通過出氣管道(13)和氣體收集閥(14)連接有氣體收集容器(15)，在出氣口和氣體收集閥之間的出氣管道上設(shè)有排氣閥(16)。
文檔編號C10G1/00GK101270295SQ20081002776
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
發(fā)明者劉金鐘 申請人:中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所