[发明专利]二氧化碳-干热岩粉末反应的试验装置及其方法

权利要求书

1.一种二氧化碳-干热岩粉末反应的试验装置，其特征在于：

由二氧化碳气体增压系统（10）、核心反应系统（20）、冷井气水分离系统（30）和油浴恒温系统（40）组成；

核心反应系统（20）包括补压容器（21）、反应釜（22）、吸附釜（23）、PID自动控压阀门（24）、导气管（25）；PID自动控压阀门（24）包括第1、2……5PID自动控压阀门（241、242……245）；

冷井气水分离系统（30）包括冷井（31）、二级真空缓冲容器（32）、一级真空缓冲容器（33）、真空泵（34）和普通阀门（35）；

其位置和连接关系是：

反应釜（22）和吸附釜（23）置于油浴恒温系统（40）中；

干热岩粉末（G）分别置于反应釜（22）和吸附釜（23）中；

二氧化碳气体增压系统（10）、第1PID自动控压阀门（241）、补压容器（21）和第2PID自动控压阀门（242）通过导气管（25）依次连通，提供一种经过增压的二氧化碳气体；

第2PID自动控压阀门（242）、第3PID自动控压阀门（243）、反应釜（22）、第4PID自动控压阀门（244）、冷井（31）、二级真空缓冲容器（32）、普通阀门（35）、一级真空缓冲容器（33）和真空泵（34）通过导气管（25）依次连通，实现对反应釜（22）中干热岩粉末（G）进行高温高压反应，及在反应试验后对反应釜（22）内剩余水蒸气进行冷却和计量；

第2PID自动控压阀门（242）、第5PID自动控压阀门（245）和吸附釜（23）通过导气管（25）依次连通，实现对吸附釜（23）中干热岩粉末（G）在反应试验过程中所吸附的二氧化碳的测量。

2.按权利要求1所述一种二氧化碳-干热岩粉末反应的试验装置的试验方法，其特征在于：

1）反应试验

①取体积为V₀的干热岩粉末称重后加到反应釜里面，质量为m₀；

②取足量的水，置入反应釜中的存水装置（量杯），水体积为V_w；

③密封反应釜，用真空泵将反应釜抽真空，并加热至试验所需的温度（室温至350℃），待反应釜内外温度稳定后测得反应釜内压力P₁；

④打开第2、3PID自动控压阀门，将反应釜内压力加至反应所需压力P（0至50MPa），记录补压容器的压力P_b1；

⑤打开反应釜搅拌器，使反应釜内充分反应，在反应的过程中通过第2、3PID自动控压阀门不断补压保持反应釜内压力恒定；

⑥反应完毕后，关闭第2、3PID自动控压阀门，记下此时补压容器的压力P_b2；

2）气液分离试验

反应试验完毕后，打开反应釜出口的冷井，将反应釜内的气体排空（此过程需保证反应釜内温度高于水的沸点，以确保反应釜内剩余二氧化碳气体与水蒸汽释放完全），排气在出口处进行冷却，计量出液态水的量V_ws，即得反应釜中剩余水的体积；

3）吸附试验

A、取出反应釜中剩余的固体粉末V_s，烘干抽真空后进行称重，质量为m_s；

B、将称重好的固体粉末装入吸附釜内，并加热到反应试验所需的温度（室温至350℃），待吸附釜内外温度平衡后打开打开第2、5PID自动控压阀门，加压到反应试验所需的压力P；

C、保持此状态静置一段时间，即待压力不再变化，记下此时的吸附釜压力P'；

4）计算方法

当温度为T、压力为P时，根据反应试验与气液分离试验数据可求得消耗水蒸气的体积V_wx以及补充的二氧化碳的体积

Vwx=P1(Vw-Vws)PVw(V-V0)---(1)]]>

Vco2=Pb1-Pb2PVbu---(2)]]>

若将消耗的水蒸气体积换算成同等压力下的二氧化碳的体积，则为：

Vwco2=Vwx=P1(Vw-Vws)PVw(V-V0)]]>

其中，V为反应釜的容积，

V_bu为补压容器的容积，

其余符号与上述操作步聚中提及的一致；

同时根据吸附试验可以得出此粉末的吸附量为：

Vxfco2=(P-P′)P(Vx-Vs)---(3)]]>其中，为吸附的二氧化碳的体积，

V_x为吸附罐的容积，

其余符号与上述操作步聚中提及的一致；

根据以上试验与计算就可以知道反应过程中消耗的CO2的量为补压容器补充到反应釜中的CO2的总量减去反应过程中因消耗水蒸气而补入的二氧化碳量再减去粉末吸附的CO2的量即：

Vxco2=Vco2-Vwco2-Vxfco2---(4).]]>