[发明专利]变压可控气体置换反应装置及其在含气土样制备中的应用

摘要

本发明属于岩土工程海底含气沉积物的人工模拟制样试验技术领域，具体公开了一种变压可控气体置换反应装置及其在含气土样制备中的应用。本装置包括固定在同一底座上表面的反应釜和量筒，可通过调节反应釜及量筒内的压力，实现不同压力下的气体置换反应及气体产出量的精确量测；可建立恒温条件下，不同压力环境中气体吸附性固体颗粒的质量与其置换出的气体间的定量关系，基于这一关系，实现含气土样制备的人为定量控制。制备土样中，借助沸石特殊的晶体结构和强亲水性，且沸石比重与土颗粒比重相近，将吸附饱和甲烷气体的沸石颗粒与土颗粒均匀混合，而后加入水，用水置换出沸石颗粒中吸附的甲烷气体，从而形成含气泡土体，所制备的含气土样均匀。

主权项

一种变压可控气体置换反应装置，包括反应釜、量筒和底座，所述反应釜和量筒固定在底座上表面；所述反应釜的侧壁设有竖向观察窗，观察窗为透明材质；所述反应釜和量筒上端开口，分别盖有反应釜密封盖和量筒密封盖；所述反应釜密封盖的外表面为平面，内表面为内凹的圆锥形，在反应釜密封盖内形成一个内凹圆锥形空间；所述反应釜密封盖内表面内凹的圆锥形顶部开孔，开孔处设反应釜进排气口，所述反应釜进排气口的管道上设置有反应釜压力表，所述反应釜进排气口的开口处设置有反应釜进排气阀门；所述反应釜密封盖上还设有一个进水口和两个排水口；所述进水口设置于反应釜密封盖的一侧，所述进水口处开平孔贯穿至反应釜密封盖内表面，内表面的孔口处安装有进水管，进水管从反应釜密封盖内的内凹圆锥形空间穿出并伸进反应釜内，开平孔的高度低于内凹的圆锥形的锥顶；反应釜密封盖外进水口处的管道上安装有进水口阀门；所述两个排水口分别为第一排水口和第二排水口；所述第二排水口设置于反应釜密封盖的另一侧，与所述进水口相对，所述第二排水口处开平孔贯穿至反应釜密封盖内表面，开孔高度同进水口，内表面的孔口处安装有排水滤管，所述排水滤管伸入至反应釜内距离反应釜底面3～5cm处，排水滤管由过滤头和耐压管组成，过滤头设置于耐压管的下端，过滤头用于过滤反应釜内的固体颗粒物；反应釜密封盖外部的第二排水口孔口外接耐压排水连接管的一端，耐压排水连接管的另一端穿过量筒密封盖伸至量筒内，所述耐压排水连接管上设有第二阀门；所述第一排水口设置在反应釜密封盖的侧壁，所述第一排水口位于进水口和第二排水口之间，所述第一排水口处开平孔，开孔高度与反应釜密封盖内的内凹圆锥形的锥顶齐平，平孔贯穿至反应釜密封盖内表面的锥顶，反应釜密封盖外的第一排水口的管道上安装有第一阀门；所述量筒密封盖上还开设有一个孔，该孔与管道相连，管道的一端伸进量筒内；另一端在量筒外，为量筒进排气口；在管道上沿着排气方向依次设有量筒压力表和量筒进排气阀门。