[发明专利]一种甲烷在超临界水中转化的装置及方法

摘要

本发明公开了一种甲烷在超临界水中转化的装置及方法，该装置包括反应装置、管路控制装置、产物收集装置、温度控制装置及计算机控制装置。本发明结构简单，功能多变，既可实现同一反应釜内甲烷与水同环境反应，也可通过不同反应釜分别控制甲烷与水的不同环境再进行反应。同时，通过温度控制装置对反应釜中温度、压力进行精确的信息采集，试验后对反应产生气体进行测量、分析，不仅易于操作而且可全面反映甲烷在超临界水中转化的具体过程。

主权项

1.一种甲烷在超临界水中转化的装置，其特征在于：包括反应装置、管路控制装置、产物收集装置、温度控制装置及计算机控制装置；/n所述反应装置包括第一反应釜、第二反应釜、保温层、垫块、密封螺母、密封柱、五通阀、冷凝管、第二反应釜压力表、第一反应釜压力表；在反应釜外壁设有一圈保温层，并用不锈钢外壳进行包裹；反应釜的顶部和底部均设有密封柱，密封柱中心均设有通心圆孔，在反应开始前、后使反应釜内气、液流通，密封柱处于反应釜外的一侧与不锈钢导管焊接，且密封柱外围设有密封螺母，保证釜内密封环境；反应釜内部中心轴处设有热电偶，穿过顶部密封柱中心轴处的圆孔与五通阀连接，并与外部温度控制装置连接，实时反馈反应釜内部温度变化；反应釜的顶部密封柱通过不锈钢导管与五通阀贯通，分别与气源、温度控制装置、相邻的反应釜及压力表连接，连接压力表的支路设有冷凝管对压力表进行保护；所述第一反应釜和第二反应釜为空心圆柱体，两个反应釜为反应主要场所，单独作为反应场所或搭配使用，搭配使用时分别控制甲烷、超临界水的不同状态；所述保温层包括不锈钢外壳及里层保温棉；所述垫块为不锈钢空心圆柱体，垫块上表面覆盖一层不锈钢致密过滤网，用于阻隔反应固相物质；在反应釜顶部及底部分别设有密封柱，所述密封螺母将密封柱与反应釜紧密贴合，保证反应釜内密封环境；所述压力表分别连接压力变送器向温度控制装置传送数据，实时记录反应过程中各反应釜内的压力变化；/n所述管路控制装置包括氮气钢瓶、甲烷钢瓶、氮气总阀、甲烷总阀、氮气阀、甲烷阀、真空阀、真空泵、真空表及控制不同气体进入反应釜的第一阀门~第七阀门；所述氮气钢瓶及甲烷钢瓶内含气体纯度均为99.9%，氮气钢瓶出口设有氮气总阀，氮气总阀通过不锈钢导管连接氮气阀，甲烷钢瓶出口设有甲烷总阀，甲烷总阀通过不锈钢导管连接甲烷阀，所述氮气总阀及氮气阀控制氮气管路内的氮气进入，所述甲烷总阀及甲烷阀控制甲烷管路内的甲烷气体进入；抽真空装置包括真空泵和真空阀，位于氮气钢瓶与反应釜的氮气连接管路上，所述真空阀控制真空泵对整个装置进行抽真空，所述真空表的使用皆由同一管路中的相应阀门进行控制，真空表连接压力变送器向温度控制装置传送数据，实时显示抽真空过程中装置内的真空度变化；/n所述产物收集装置包括气液分离器、气样袋、收集瓶及单独控制气体或液体收集的第五阀门、第六阀门、第七阀门；产物收集装置位于反应釜下方，通过反应釜底端密封柱相连的不锈钢导管与第五阀门连接，气液分离器通过三通阀分别与第六阀门、气样袋以及第七阀门、收集瓶连接，分别进行取气、取液；所述气液分离器用于分离试验后的反应产物及未参与反应物中的气体、液体，所述气样袋提前进行抽真空，用于收集反应釜释放气体，密封性良好；所述收集瓶用于收集反应釜释放液体；/n所述温度控制装置包括热电偶、反应釜加热装置、PID温控器及温度、压力显示器；所述热电偶设置在反应釜中心轴，通过五通阀与外部温度控制装置相连接，测量反应釜内真实温度，并向温度控制装置输送信号，并实时显示在温度、压力显示器上；所述反应釜加热装置对称分布于反应釜外围，起到均匀加热的作用；所述PID温控器精准控制反应釜内试验温度，在保证釜内水的超临界状态基础上改变试验温度；/n所述计算机控制装置在试验过程中可实时监测反应釜内压力及温度变化数值及相应曲线，同时自动记录存储试验数据，便于后期分析数据。/n