[實用新型]一種測量炭質大分子等溫熱反應過程中熱效應的裝置

有效

• 申請號: 201520738374.3
• 申請日: 2015-09-22
• 公開（公告）號: CN204989081U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 陳坤;趙翔鵾;劉賀;夏薇;王宗賢;郭愛軍;沐寶泉;宋政逹;孔德輝;林存輝;湯一強;李振芳;劉朝仙;范士廣;沐俊;趙娜;焦守輝;龔旭;石彥;張君磊;汪新坤;林子楊
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N25/48
• 分類號: G01N25/48
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本實用新型涉及測量裝置領域，尤其是一種測量炭質大分子等溫熱反應過程中熱效應的裝置。

背景技術

劣質重油熱裂化(或供氫熱裂化)降粘改質、生物質熱解、廢棄橡膠熱解制油、油頁巖干餾、煤制油等工藝都是目前能源行業研究較為熱門的重點研究領域，它們都屬于典型的涉熱反應過程，而原料也都屬于炭質大分子。工藝中熱反應的引發以及整體反應的驅動都來源于反應加熱設備提供的能量。因此在對這些工藝過程裝置的設計和優化進行經濟與技術評價時，不僅僅是物料平衡需要詳實的計算考量，能量效率同樣是裝置設計與優化過程需要詳細考慮的重要方面之一。而后者與熱反應原料在熱反應過程的吸放熱性質緊密相關。

熱強度分布的不均勻性容易導致溫度較高區域邊界層物料轉化深度加大，提前生焦。結構組成不同的物料其受熱性以及生焦前熱解耗能不同。因此研究等溫條件下炭質大分子熱解過程的熱效應及其分布，對優化加熱段供熱條件，改善管壁熱流密度分布，降低加熱爐內管壁區域物料反應苛刻度有著重要的指導作用。同時炭質大分子吸放熱過程必然存在反應熱隨反應時間變化而變化的情況，不同結構特征的炭質原料熱反應過程中，反應熱的變化趨勢極有可能是不同的，即其熱動力學性質會有較大的差異。在設計或優化涉熱反應體系的裝置與過程時，除了對反應過程總體的吸放熱效應定量認識以外，如果對其在反應過程中的熱動力學變化趨勢也有定量數據支持，則不僅對有效控制涉熱加工過程的反應苛刻度(緩解過熱與供熱不足)有重要的指導作用，還能為設計優化過程的能量平衡分析提供明確有效的數據支持。

目前熱反應工藝過程的發展和反應工程設計都聚焦在研究原料、裂解中間產物、產物的化學組成與反應器最佳操作條件之間的關系。對涉熱過程等溫條件下所需能量的研究基本未見報道，不能滿足熱反應過程裝備優化、操作優化、降低能耗的要求。因此，研究一種炭質大分子等溫熱反應過程熱效應表征裝置，開發炭質大分子等溫熱反應過程熱效應測量的裝置設備具有重要的意義。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了針對炭質大分子熱反應過程的特點，彌補涉熱過程等溫熱反應條件下吸放熱效應數據的不足，而提供一種可實現炭質大分子等溫熱反應過程中熱效應測量的裝置。

為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：一種測量炭質大分子等溫熱反應過程中熱效應的裝置，由熱反應系統、測量系統、控制系統三部分組成。

所述熱反應系統包括反應釜蓋和反應釜，所述反應釜蓋位于反應釜上邊，用于密封熱反應釜；所述反應釜由保溫層、電磁加熱爐體、裝樣器、真空系統和供氣系統組成；所述真空系統和供氣系統設置于反應釜上，所述真空系統和供氣系統在熱效應測量時為熱反應系統提供不同提供不同的壓力及反應氣體的氣氛條件；所述反應釜內側由外向內分別設置保溫層、電磁加熱爐體和裝樣器；所述保溫層用于反射高溫輻射能量，隔絕熱對流，減少熱損失；所述電磁加熱爐體，采用中/低頻電磁震蕩作用快速提升電磁線圈范圍內反應裝置的溫度，其產生的能量能在較短時間里作用在金屬反應器內部，最大程度的快速提升裝置內溫度，盡快達到反應溫度，減少測量誤差產生；所述裝樣器中設置尺寸相同的軸向對稱的樣品池和參比池，樣品池和參比池的對稱設計，保證樣品池和參比池的反應環境完全一樣，減少誤差產生。

所述測量系統包括樣品熱電偶、參比熱電偶、冷端熱電偶和溫度數據采集系統；所述樣品熱電偶、參比熱電偶和冷端熱電偶均與溫度數據采集系統以導線相連接。所述樣品熱電偶插入樣品池中，用于測量樣品池中溫度；所述參比熱電偶插入參比池中，用于測量參比池中溫度；所述冷端熱電偶插入冰水浴中，所述冷端熱電偶為樣品熱電偶和參比熱電偶提供標準溫度基點。

所述控制系統包括反應裝置程序控溫器，所述電磁加熱爐與反應裝置程序控溫器以導線相連接。

優選的，所述真空系統和供氣系統包括氣體進口管、進口控制閥、氣體出口管、出口控制閥。

優選的，所述的溫度數據采集系統包括數據采集模塊和數據處理模塊。所述數據采集模塊，用于采集參比池和樣品池之間的溫度差及其變化趨勢，并傳送至數據處理模塊；所述數據處理模塊，用于根據所述炭質大分子等溫熱反應過程中熱效應測量裝置測定的標準物質受熱熔化過程溫度差曲線積分面積與熔化熱效應對應關系，將實測炭質分子熱反應過程溫度差曲線積分面積換算成相應的吸/放熱效應。

優選的，所述的測量炭質大分子等溫熱反應過程中熱效應的裝置，其測量溫度適用范圍在150℃～650℃。

優選的，所述的測量炭質大分子等溫熱反應過程中熱效應的裝置，其測量壓力適用范圍在-0.1MPa～1MPa。