[發明專利]用于研究水蒸氣和二氧化碳條件下堿金屬對焦炭反應性影響的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810461721.0
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108918330B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 郭文濤;趙增武;劉香君;王靜松
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 張紹磊

1.一種用于研究堿金屬對焦炭反應性影響的裝置，其特征在于：包括氣體控制系統、水蒸氣發生系統、密封系統以及反應系統；

所述反應系統包括電阻爐和反應器，且所述反應器位于所述電阻爐的內部；

所述反應器的內部設置有焦炭試樣放置器，且所述反應器的下端分別與所述氣體控制系統、所述水蒸氣發生系統的出氣管密封連接；

所述水蒸氣發生系統包括堿金屬前驅體的水溶液和導管；所述堿金屬前驅體的水溶液通過所述導管與電阻爐連通；

所述密封系統設置在所述反應系統的上方，用于使整個反應系統與外界隔絕；

所述反應器為石英管反應器，且石英管反應器中設置有測溫熱電偶，用于測量焦炭樣品溫度，并將焦炭試樣懸掛于靠近所述測溫熱電偶的工作端；

所述石英管反應器中還設置有多孔板，用于將通過電阻爐下端高溫區氣化得到的水蒸氣進行整流，使得混合氣體在石英管反應器橫截面上均勻分布；所述多孔板設置于石英管反應器的中下部，且所述多孔板上的孔徑為0.1mm；

所述水蒸氣發生系統中設置有蠕動泵；所述蠕動泵用于精確控制通過所述導管進入電阻爐的水溶液流量，并間接控制水蒸氣流量；

所述導管具體選用不銹鋼管；

所述氣體控制系統包括CO₂發生器、N₂發生器和氣體流量計；

所述CO₂發生器和N₂發生器分別通過進氣管與所述石英管反應器的下端連接；

所述密封系統包括排氣管、密封水槽和密封罩；

所述密封罩內用于通保護性氣體保護稱重裝置，且所述密封罩與所述密封水槽密閉連接；

所述密封罩側壁設置有排氣管以及保護氣體進氣管，且所述排氣管位于所述保護氣體進氣管下方；

所述裝置還包括稱量裝置：

所述用于研究堿金屬對焦炭反應性影響的裝置還包括稱量裝置，所述稱量裝置包括電子天平和吊線，用于記錄反應過程中試樣的質量變化，所述電子天平與吊線的上方連接；所述吊線用于懸掛所述焦炭試樣，并保證所述焦炭試樣位于石英管反應器的中部，所述吊線的材質為鐵鉻鋁絲。

2.根據權利要求1所述的用于研究堿金屬對焦炭反應性影響的裝置，其特征在于：

所述反應系統還包括支撐裝置，所述支撐裝置位于所述電阻爐的外部，且所述石英管反應器通過支撐裝置固定在電阻爐內；所述密封水槽設置在支撐裝置上。

3.根據權利要求1～2任一項所述用于研究堿金屬對焦炭反應性影響的裝置，其特征在于：

所述堿金屬前驅體的水溶液包括碳酸鉀和/或碳酸鈉水溶液。

4.一種用于研究堿金屬對焦炭反應性影響的方法，其特征在于，采用權利要求1～2任一項所述的裝置，包括以下步驟：

S1：將反應氣體CO₂和N₂分別通過進氣管從反應系統的下端進入石英管反應器進行反應，通過蠕動泵定量輸送水溶液，并由不銹鋼管將水溶液輸送至電阻爐進行氣化；

S2：在保護氣體氛圍下，反應氣體CO₂、N₂、水蒸氣與焦炭進行反應，通過稱量裝置精確記錄反應過程中焦炭試樣的質量變化，通過排氣管排出保護性氣體和反應后氣體，最終實現堿金屬對焦炭反應性影響的定性和定量研究。

5.根據權利要求4所述的用于研究堿金屬對焦炭反應性影響的方法，其特征在于，

所述電阻爐的溫度為700～900℃。