[發明專利]一種可指示碳化程度的固液兩用高溫高壓碳化反應釜

有效

• 申請號: 202010563208.X
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111715146B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 蔣正武;楊巧
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J3/04
• 分類號: B01J3/04;B01J3/02;C01F11/18;C01F5/24
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

1.一種可指示碳化程度的固液兩用高溫高壓碳化反應釜，其特征在于，包括支撐架、反應釜體、釜蓋、攪拌件、加熱件、試件支架與碳化程度指示儀，其中，所述的反應釜體固定安置在支撐架上，所述的釜蓋蓋設在反應釜體上，并可與反應釜體組成密閉反應空腔，在釜蓋上可拆卸安裝伸入所述反應空腔的所述攪拌件，所述的加熱件設置在反應釜體內，并對反應空腔內部的反應體系加熱，所述的試件支架上可放置待反應的固體試件，并可安置在所述反應空腔內，在反應釜體內還安裝有對反應空腔冷卻的冷卻水盤管，所述碳化程度指示儀用于顯示反應釜內的試件的碳化程度，并連接伸入到反應釜體的反應空腔內的壓力傳感器；

當攪拌件安裝在釜蓋上并伸入反應空腔內時，反應空腔適于進行氣液法碳化，當攪拌件從釜蓋上取下且將試件支架置于反應空腔內時，反應空腔適于進行氣固法碳化；

碳化程度指示儀所顯示的碳化程度α與壓力傳感器所檢測的反應空腔內的壓力變化值Δp的關系具體為：

式中，Δp為反應空腔內的壓力變化值，kPa；V為反應空腔的容積，L；M_W為物料中發生碳化反應的元素的摩爾質量，R為氣體常數，8.314J/(mol·K)；T為反應溫度，K；m為碳化反應的物料的質量，g；W為物料中發生碳化反應的元素的質量分數。

2.根據權利要求1所述的一種可指示碳化程度的固液兩用高溫高壓碳化反應釜，其特征在于，所述的釜蓋上設有用于向反應空腔內投料的進料口、用于連接外部二氧化碳進氣管的進氣口、用于連接真空泵的真空口、用于排出反應空腔內氣體的排氣口、用于測量反應空腔內溫度的測溫口、用于放出反應空腔內部液體的上出料口、以及用于連接所述冷卻水盤管的冷卻水口，在測溫口處還設有伸入反應釜體內部的熱電偶；

所述的釜蓋上還設有用于設置監測反應釜內壓力狀態的壓力表的壓力表口和用于連接安全閥的爆破口。

3.根據權利要求2所述的一種可指示碳化程度的固液兩用高溫高壓碳化反應釜，其特征在于，所述的反應釜體上還設有伸入反應空腔底部且分別連接所述上出料口和進氣口的出料插底管和進氣插底管。

4.根據權利要求1所述的一種可指示碳化程度的固液兩用高溫高壓碳化反應釜，其特征在于，所述的加熱件包括設置在反應釜體內部的加熱夾套，該加熱夾套的外側表面與反應釜體內壁面之間形成密封的加熱空腔，內側表面與釜蓋配合形成所述反應空腔，在加熱空腔內設有導熱油，所述反應釜體上還設有伸入所述導熱油內的加熱棒。

5.根據權利要求4所述的一種可指示碳化程度的固液兩用高溫高壓碳化反應釜，其特征在于，所述的反應釜體上還設有伸入所述導熱油內的溫度傳感器；

在反應釜體上還設有一與加熱空腔連通的膨脹箱。

6.根據權利要求1所述的一種可指示碳化程度的固液兩用高溫高壓碳化反應釜，其特征在于，所述的攪拌件包括安裝在釜蓋上的磁力攪拌器、以及與磁力攪拌器底部的傳動端通過聯軸器可拆卸連接的攪拌軸，在攪拌軸上還設有攪拌槳，所述的磁力攪拌器還通過皮帶與固定在支撐架上的電機傳動連接。

7.根據權利要求1所述的一種可指示碳化程度的固液兩用高溫高壓碳化反應釜，其特征在于，所述的支撐架底部還設有用于吊起所述釜蓋的手搖起吊件。

8.根據權利要求7所述的一種可指示碳化程度的固液兩用高溫高壓碳化反應釜，其特征在于，所述的手搖起吊件包括轉動安裝在支撐架上并可鎖定的手搖桿、設置在支撐架頂部的定滑輪組，以及經所述定滑輪組導向且一端連接所述手搖桿、另一端用于吊住所述釜蓋的起吊繩索。

9.根據權利要求1所述的一種可指示碳化程度的固液兩用高溫高壓碳化反應釜，其特征在于，該碳化反應釜用于溫度在300℃以下，壓力在10MPa以下，攪拌速度在0～750rpm的碳化反應條件。