[發明專利]一種快速升溫氣化測試裝置及應用

有效

• 申請號: 201310229564.8
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN103293177A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 高峰;楊建麗;任立偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所;太原理工大學
• 主分類號: G01N25/02
• 分類號: G01N25/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術領域

本發明屬于一種測試裝置及應用，具體地說涉及一種用于煤、石油焦等固體含碳物質在快速升溫條件下對氣化特性的測試裝置及應用。

背景技術

煤、石油焦等固體含碳物質用于氣化原料，需要掌握其在不同溫度和不同氣氛下的氣化反應性。熱重分析儀已被廣泛應用于氣化反應性研究，該儀器可以直接測定固體含碳物質的質量隨時間的變化情況。但是，普通熱重的升溫速率較慢，操作溫度較低，只能對微量樣品進行熱重試驗，無法獲得快速升溫條件下的數據。國外的高溫熱重價格比較昂貴，氣化氣氛比較單一，而且操作繁瑣，測試時間較長，無法獲得不同條件下樣品的氣化特性。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構簡單，操作方便，適用于各種氣氛及各種煤或石油焦等固體含碳物質在某一溫度下，快速升溫氣化，并連續測定氣化產物，自動記錄氣化反應性的測試裝置及應用方法。

本發明的快速升溫氣化測試裝置可以模擬真實條件下，克服升溫速率低和氣氛單一的過程，可以進行快速升溫氣化，獲得煤、石油焦、生物質等含碳物質的氣化特性。

本發明的快速升溫氣化測試裝置，它是由支架、管式電加熱爐、反應管、進氣口、出氣口組成，其特征在于反應管中部位于管式電加熱爐內，在反應管底端是進氣口，反應管下部內裝有填料層，在位于管式電加熱爐之上的反應管外面有冷卻水裝置，冷卻水裝置之上的反應管裝有加料閥，加料閥之上是出氣口，在冷卻水裝置和加料閥之間的反應管開有側出氣口，在位于填料層之上的反應管中部裝有熱電偶，管式電加熱爐位于支架上。

本發明的快速升溫氣化測試裝置的應用方法如下：

（1）、關閉加料閥，將1mg-10g顆粒狀樣品放入加料閥，塞緊帶孔塞子，將溫控儀與熱電偶和管式加熱爐連接，氣體分析儀與側出氣口和出氣口連接，氣體分析儀與側出氣口之間裝有截止閥，打開截止閥；?

（2）、接通電源，開始升溫；達到反應溫度后，開啟冷卻水裝置；同時，開始從進氣口通入惰性氣體或反應氣體；

（3）、打開氣體分析儀和計算機采集系統，開始檢測出氣口處氣體；

（4）、等氣體分析儀信號穩定后，打開加料閥并關閉截止閥，樣品墜入到恒溫段填料層之上，發生氣化反應；

（5）、待氣體分析儀檢測不到氣體產物后，氣化反應完成，關閉電源、氣體以及冷卻水裝置。

如上所述的顆粒狀樣品可以是大小為0.1mm-2cm的煤、石油焦、生物質等固體含碳物質。

如上所述的反應溫度可達1800℃。

如上所述的加料閥可選擇上海奇高閥門制造有限公司生產的Q611F型、上海人民企業集團閥門有限公司生產的Q11F型、常州西瑪克自控閥門有限公司生產的Q11F型等。

如上所述的冷卻水裝置為金屬盤管式，有一個進水口和一個出水口。

如上所述的惰性氣氛可以是氮氣、氬氣或氦氣；反應氣氛可以是水蒸汽、氫氣、空氣、二氧化碳、氧氣、氬氣與水蒸汽的混合氣、氬氣與二氧化碳的混合氣、氬氣與氧氣的混合氣、氬氣與氫氣的混合氣、氮氣與水蒸汽的混合氣、氮氣與二氧化碳的混合氣或氮氣與氫氣的混合氣。

如上所述的氣體分析儀可以是氣相色譜儀、質譜儀、煙氣分析儀、紅外氣體傳感器中的一種或多種。

如上所述的填料可以是石英砂、剛玉砂、剛玉球、陶瓷球、石英棉、硅酸鋁纖維中的一種或多種。

本發明提供的一種快速升溫氣化測試裝置及應用方法的優點如下：

（1）、結構簡單、操作方便、性價比高。

（2）、樣品快速升溫氣化、氣化溫度高。

（3）、可以進行各種氣氛下的氣化。

（4）、可以得到樣品在不同反應時間的氣化速率。

附圖說明

附圖1?為本發明快速升溫氣化測試裝置結構示意圖?

附圖2?為本發明快速升溫氣化測試裝置的工藝流程圖

附圖3?為煤在1000℃和二氧化碳氣氛下的氣化速率曲線

附圖4?為石油焦在1600℃和水蒸汽與氮氣混合氣氛下的氣化速率曲線

如圖所示：1為出氣口；2為加料閥；3為反應管；4為管式加熱爐；5為支架；6為進氣口；7為填料層；8為熱電偶；9為側出氣口；10冷卻水裝置；11為帶孔塞子；12為截止閥；?13為排空口；14為氣體分析儀；15為計算機；16為溫控儀；17為管式加熱爐電源導線；18為二氧化碳；19為氮氣；20為水蒸汽；21為氬氣。

具體實施方式

實施例1