[发明专利]一种高温高压液体粘度测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温高压液体粘度测量装置及测量方法，属于高温高压液体流动性测定领域，特别是涉及一种适用于不稳态的非牛顿流体尤其是油煤浆的粘度测量装置及测量方法。

背景技术

中国是一个富煤贫油的国家，近年来，由于世界油价急剧上升以及国内油资源的不断消耗，中国每年有一半以上的石油需要进口，对外的依存度较高，无论从经济还是战略角度来看，都需要寻找一种能够部分取代石油燃料的替代品。

褐煤或年轻的烟煤在高温高压下，在催化剂和供氢溶剂油的辅助下，在反应器中进行裂解加氢可以转变成液体燃料和其他化学品，此种技术被称为煤炭直接液化技术。褐煤或年轻的烟煤煤粉及供氢溶剂共同形成的油煤浆，在煤炭直接液化工艺中，油煤浆的流变性能是十分重要的工艺性问题。在煤炭直接液化工艺过程中，高浓度的油煤浆经过预热器后，其温度会升高至400℃左右，此时，煤结构单元之间的一些桥键已经发生断裂，从而产生自由基，自由基很不稳定，如果没有高压氢气环境以及溶剂分子的分隔，自由基会重新缩合成大分子，从而导致油煤浆的流变特性发生明显改变，严重时会产生突变结焦从而堵塞输送管线，使整个系统阻力增加，传热和传质工况恶化，进而影响整个煤液化工艺系统的正常运行。因此，了解油煤浆的流变性能对煤直接液化工艺的开发与设计是十分必要的。

发明内容

一方面，本发明提供了一种高温高压液体粘度测量装置，其包括高温高压系统以及测量系统，所述高温高压系统，用于为液体提供高温高压环境，所述的测量系统，包括驱动电机、扭矩传感器、驱动磁筒、感应磁筒、转轴及搅拌桨；所述驱动电机，用于为所述扭矩传感器提供驱动力；所述扭矩传感器，一端与所述驱动电机连接，另一端与所述驱动磁筒连接；所述驱动磁筒，随所述扭矩传感器转动；所述感应磁筒，位于所述驱动磁筒内部，在磁力作用下随所述驱动磁筒转动；所述转轴，一端与所述感应磁筒远离所述扭矩传感器的一端连接，另一端与所述搅拌桨连接，所述转轴部分位于所述高温高压系统内；所述搅拌桨，位于所述高温高压系统内，所述搅拌桨包括多片环绕所述转轴对称设置的桨叶。

较佳的，所述测量系统，还包括：支架，用于固定所述驱动电机及所述扭矩传感器。

较佳的，所述的高温高压系统包括密封的反应釜及加热装置；所述的反应釜，包括：釜体，其一端为开口端，所述开口端一侧设有进气管，与所述进气管相背的一侧设有出气管；以及釜盖，与所述开口端密闭连接，所述釜盖上设有安装孔，用于与所述转轴转动连接；所述加热装置，用于为所述釜体加热。

较佳的，所述的高温高压系统还包括：数显压力传感器，用于测定所述釜体内的压力；热电偶，位于所述釜体内，所述热电偶远离触点的一端与所述釜盖连接，触点所在端位于所述搅拌桨上方且距所述搅拌桨2-5mm。

较佳的，所述测量系统还包括：冷却装置，套设在所述转轴外部与所述转轴转动连接，并且所述冷却装置一端与所述驱动磁筒转动连接，另一端与所述安装孔固定连接。

较佳的，所述搅拌桨还包括两个固定圆盘，所述的两个固定圆盘上、下相对设置，所述转轴依次穿过所述两个固定圆盘的圆心并与所述的两个固定圆盘固定连接；所述的桨叶，其上部通过一所述固定圆盘固定，其下部通过另一所述固定圆盘固定，所述桨叶上部远离所述转轴的一端为30-50°倒角，所述桨叶下部从远离所述转轴的一端至靠近所述转轴的一端逐渐向下扩张，形成、弧线形结构。

较佳的，所述的高温高压液体粘度测量装置，还包括控制系统，所述控制系统包括第一数据采集模块、第一控制模块、第二数据采集模块、第二控制模块及第三控制模块：所述第一控制模块，用于控制所述加热装置为所述反应釜加热，同时控制所述测量系统开始工作；所述第一数据采集模块，用于采集所述高温高压系统的温度值并将其传给所述第二控制模块；所述第二控制模块，用于将所述温度值与预设值进行比较，当所述温度值达到所述预设值时，控制所述第二数据采集模块开启；所述第二数据采集模块，用于采集所述扭矩传感器的扭矩值并将其发送给所述第三控制模块；所述第三控制模块，用于根据预设的所述高温高压液体粘度测量装置的功率曲线将所述扭矩值换算成相应的粘度值。

另一方面，本发明提供了一种高温高压液体粘度测量方法，使用上述高温高压液体粘度测量装置进行测量，所述测量方法包括：

首先，将液体加入到所述高温高压系统中，使其没过所述搅拌桨；

然后，将所述高温高压系统的压力调节至预设压力值；

之后，给所述高温高压系统的升温，升温的同时开启所述测量系统，使所述搅拌桨的转速为300-1000rpm/min；