[发明专利]一种评价气溶性表面活性剂起泡性能的装置及其应用

权利要求书

1.一种评价气溶性表面活性剂起泡性能的装置，其特征在于，该装置包括气源部、评价釜、液体部和中间容器部；

所述的气源部包括二氧化碳气源；

所述的评价釜包括柱形釜体、在所述柱形釜体内设置有第一活塞、在所述柱形釜体的轴向两端分别设置有第一组阀门和第二组阀门，所述第一活塞将所述柱形釜体分割为驱替腔和混合腔，其中所述驱替腔通过第一组阀门与第一平流泵和第一储液罐相连，所述混合腔通过第二组阀门分别与气体管路和液体管路相连，所述气体管路与所述二氧化碳气源相连，所述液体管路通过第三组阀门的分别与液体部和中间容器部相连；在所述第一组阀门上设置有第一压力传感器；在所述第三组阀门上设置有第三压力传感器；

所述液体部包括顺次连接的液体管路和第四组阀门，所述第四组阀门包括三路，其中第一路与盛装气溶性表面活性剂的微量泵相连，第二路通过第二平流泵与第二储液罐相连，第三路为放空阀；

所述中间容器部包括柱形中间容器、在所述柱形中间容器内设置的第二活塞，所述第二活塞将柱形中间容器分割为评价腔和调压腔，所述第三组阀门与评价腔相连，所述调压腔分别通过第五阀门、第三平流泵与第三储液罐相连通，所述调压腔还通过第六阀门、回压阀和第四储液罐相连通；

在所述柱形釜体的表面设置有观察窗；在所述评价釜外部装有加热套。

2.根据权利要求1所述的一种评价气溶性表面活性剂起泡性能的装置，其特征在于，所述的二氧化碳气源包括液态二氧化碳源、柱塞泵和流量计，所述液态二氧化碳源顺次通过柱塞泵和流量计与所述气体管路相连。

3.根据权利要求2所述的一种评价气溶性表面活性剂起泡性能的装置，其特征在于，所述液态二氧化碳源包括顺次相连二氧化碳气瓶、干燥器和制冷部，所述制冷部包括制冷柜、在所述制冷柜内设置的盘管、高压储罐。

4.根据权利要求1所述的一种评价气溶性表面活性剂起泡性能的装置，其特征在于，在所述评价釜底部安装有第一底座，所述第一底座驱动所述柱形釜体沿水平轴向旋转；所述分别与评价釜相连的管路均为柔性管路。

5.一种利用如权利要求1-4任一项所述的装置评价气溶性表面活性剂起泡性能的方法，包括步骤如下：

(一)测定不同压力或温度下各类气溶性表面活性剂在超临界CO₂中的溶解度；

(1)通过流量计计量在评价釜中二氧化碳的加入量；

(2)利用微量泵将气溶性表面活性剂注入评价釜中；

(4)关闭第二组阀门，对评价釜加温至设定模拟底层温度，并保持温度不变，通过第一压力传感器记录温度稳定时评价釜中的压力；

(5)利用第一底座驱动评价釜水平轴向匀速转动1-2个小时，记录评价釜中的压力；

(6)通过可视窗进行观察，观察评价釜中体系是否浑浊，利用第一平流泵及第一组阀门来调节评价釜的压力以实现对评价釜中体系浑浊与否的改变，记录所述评价釜中浑浊液由浑浊转变为清澈时的压力及温度；

(7)通过整个实验过程中记录的泵入评价釜中的气溶性表面活性剂的质量比上泵入评价釜中的二氧化碳的质量，按照公式I计算所得即为步骤(6)中所记录的压力及温度条件下超临界二氧化碳中气溶性表面活性剂的溶解度：

(二)评价气溶性表面活性剂起泡能力

(1)利用步骤(一)的方法在评价釜中配置出溶解有一定量气溶性表面活性剂的超临界二氧化碳；

(2)利用第三平流泵通过第五阀门向中间容器中泵入蒸馏水以调节其内部压力与评价釜的压力一致，通过第三压力传感器监测中间容器中的压力，压力稳定后关闭第五阀门；

(3)将回压阀的开启压力设置成：高于评价釜内压力0.1MPa；

(4)开启第三平流泵，设定为恒压注入模式，压力设置与评价釜内压力一致，然后开启第二组阀门中通向液体管路、第三组阀门及第六阀门，将评价釜内的溶解有气溶性表面活性剂的超临界二氧化碳在保持压力、温度条件不变的情况下全部泵入中间容器中；

(5)关闭第三组阀门，并利用第二平流泵及放空阀作用对评价釜内部进行清洗，并使第一活塞处于最顶端，评价釜内部压力为大气压；

(6)利用第二平流泵向评价釜中泵入一定量蒸馏水；

(7)将中间容器中储存的溶解有气溶性表面活性剂的超临界二氧化碳泵入评价釜中，监测第一压力传感器、泡沫柱高度，并记录泡沫半衰期；

(三)评价气溶性表面活性剂起泡后泡沫破灭再生性能力

(1)待步骤(二)中评价釜中所产生的泡沫破灭后，将评价釜水平轴向旋转180°；

(2)按照步骤(二)中将评价釜中溶解有气溶性表面活性剂的超临界二氧化碳在压力、温度不变的条件下泵入中间容器的方法，将泡沫破灭后评价釜中上层的超临界二氧化碳气体在压力、温度不变的条件下泵入中间容器中；

(3)按照步骤(二)中(6)、(7)两个步骤进行起泡能力评价实验，以模拟步骤(二)中的泡沫破灭后，在重力分异作用下超临界二氧化碳携带气溶性表面活性剂上浮过程中遇到水后再次起泡的过程，评价其泡沫破灭后再生能力。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(一)中(1)步骤所述二氧化碳的泵入过程为：

(1.1)将二氧化碳气瓶中的二氧化碳通过干燥器进行干燥处理后，进入盘管中，在制冷柜的制冷作用下变为液态二氧化碳进入高压储罐中；

(1.2)通过柱塞泵将高压储罐中的液态二氧化碳泵入评价釜中，利用流量计控制液态二氧化碳的泵入速度及泵入量。