专利名称：用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热解装置，具体是指一种对岩石中的干酪根的进行热解的用于开放式 生烃动力学研究的准确温控热解装置。
技术背景在自然地质条件下，地层岩石中的干酪根受热产生石油和天然气。 一般情况下，干酪 根受热首先产生油(液态烃类)；如温度继续升高，干酪根转为以产生气体为主。同时，早 期产生的油也受热裂解成气体。但是在大部分的地质条件下，岩石中的生烃物质干酪根处 在开放或半开放的环境中，干酪根产生的油，至少是部分油，随即通过初次运移穿过岩石 裂隙或孔隙离开受热区域，不再参与裂解产生气体的过程。为研究在这种开放式环境下的 干酪根生烃的动力学参数，需要用人工热模拟的实验方法来重现干酪根生成气体的过程， 实验过程中要求干酪根生成的油类及时排出，同时要求实验装置对温度的测量及控制要准 确。目前国内外用于岩石中的干酪根热解的装置都是将样品放在管状容器中，电热丝和热 电偶都放在管外，在加热时热电偶不能直接测量样品受热的温度，温度的测量及控制不准 确；而且在热解的过程中产生的油不能及时排出，油受热裂解产生的气体会对干酪根直接 产生的天然气起到混染作用，这两种情形都会影响到实验结果。发明内容本发明的目的在于提供一种热解温度的测量及控制准确、干酪根热解所产生的油受热 裂解产生的气体不会对干酪根直接产生的天然气起到混染作用的用于开放式生烃动力学研 究的准确温控热解装置。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为用于开放式生烃动力学研究的准确 温控热解装置，包括第一加热室和第二加热室；第一加热室上设有第一加热装置，第一加 热室中设有可容置样品的样品管，第一加热室上设有伸入样品管中的第一热电偶；第二加 热室上设有第二加热装置和第二热电偶，第二加热室内设有吸附剂；第一加热室上部设有 进气口，进气口上连通有进气管道，第一加热室下部与所述的第二加热室的上部连通，所 述的第二加热室下部设有出气口，出气口通过出气管道和气体收集阀连接有气体收集容器， 在出气口和气体收集阀之间的出气管道上设有排气阀。本发明工作时，干酪根样品放在第一加热室中的样品管中，第一热电偶插入到干酪根 样品中，气体收集阀关闭，排气阀打开，在进气管道中通以大流量的载气，载气依次经过进气口、第一加热室、第二加热室、出气口、出气管道，最后从排气阀排出。第一加热装 置开始对干酪根样品进行加热，第一热电偶可准确测量干酪根样品的温度，以对热解的温 度进行准确的控制。干酪根样品在温度较低(温度低于38(TC)时产生油，在载气的吹扫下， 油向第二加热室中流动，并被吸附剂吸附。第一加热装置加热一段时间后，生油基本结束， 第一加热装置停止加热。第二加热装置开始对第二加热室中的吸附剂所吸附的油进行高温 加热，使油迅速裂解，在加热时第二热电偶可控制加热的温度。油裂解后产生的气在载气 的带动下流经出气口、出气管道，最后从排气阀排出，这样就避免了油裂解产生的气体混 入干酪根直接产生的气体的可能性。在油全部气化排出后，第二加热装置停止加热，关闭 排气阀，打开气体收集阔，第一加热装置开始对干酪根样品进行程序升温加热。干酪根样 品在高温下热解产生天然气，并和载气一起经气体收集阀进入气体收集容器内。最后对气 体收集容器的气体进行分析，即可得到准确的分析结果。由于采用了上述的结构，本发明在加热时温度测量精度及准确度高，并避免了油裂解 气对干酪根直接产生的天然气的混染作用，保证了实验结果的准确性。
图1是用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装置的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的描述，但并不构成对本发明的 任何限制。如图1所示，本发明所述的用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装置，包括第 一加热室1和第二加热室2。第一加热室1和第二加热室2为管状，由金属材料如不锈钢制 成。所述的第一加热室1上设有第一加热装置3，第一加热室1中设有可容置样品的样品管 4，样品管4为玻璃纤维编织而成，样品管4的两端分别设在石英棉，样品25置于石英棉 之间。第一加热室1上设有伸入样品管4中的第一热电偶5，第一热电偶5插入样品中可直 接准确测量样品25的温度，以对热解的温度进行准确的控制。所述的第二加热室2上设有 第二加热装置6和第二热电偶7,第二热电偶7可测量第二加热室2中的温度，以对裂解的 温度迸行控制。第二加热室2内设有吸附剂8，吸附剂8可吸附样品25热解产生的油，如 果不用吸附剂，则油可能凝结在第二加热室2底部高温和低温区的过渡地带，使第二加热 室2受到污染。所述的第一加热室1上部设有进气口 9，进气口 9上连通有进气管道10， 第一加热室1下部与所述的第二加热室2的上部连通，所述的第二加热室2下部设有出气 口12，出气口 12通过出气管道13和气体收集阀14连接有气体收集容器15，在出气口12 和气体收集阀14之间的出气管道13上设有排气阀16。所述的进气口9、第一加热室l、第二加热室2、出气管道13依次形成进气管道10的气流通道。所述的第一加热室1和第二加热室2设置在一密封的外加热管17中，并分别与外加热 管17的内壁面保持一定间隔，所述的第一加热装置3、第二加热装置6分别设在外加热管 17上，所述的外加热管17上设有与进气管道10连接的入口 18，所述的出气管道13从外 加热管17的下部延伸出来。进气管道10中的载气从入口 18进入外加热管17与第一加热 室1、第二加热室2之间的间隔中，经过第一加热装置3的预热，再从进气口 9进入第一加 热室l中。这样样品可以不直接接触第一加热装置3而是通过预热的载气均匀受热。所述的第一加热装置3为绕在外加热管17上的电热丝。所述的第二加热装置6为绕在 外加热管17上的电热丝。电热丝通以电流即可产生热量，控制电流的大小即可方便地控制 加热的温度。所述的第一加热室1下部与所述的第二加热室2的上部通过细孔11连通。当气流流经 细孔11时，因细孔11内径狭小而使气流的流速突然加大，有助于将油迅速彻底的从第一 加热室1中吹走。所述的外加热管17在第一加热装置3和第二加热装置6之间设有隔热槽19。隔热槽 19为外加热管17上的一圈凹槽，第一加热装置3和第二加热装置6分别设在凹槽的两侧。 第二加热装置6加热时，隔热槽19可起到隔热作用，第二加热装置6的加热不会对第一加 热室l内的样品产生影响。所述的第一加热装置3对进气管道10进行预热，即对进气管道10中的载气进行预热， 载气可对样品进行均匀加热。所述的第一加热装置3与进气管道10交叉缠绕在外加热管17上。在外加热管17外， 电热丝和进气管道10交互缠绕，第一加热装置3加热时，可同时对进气管道10内的载气 进行加热，使得载气在进入第一加热室1之前得到均匀加热。所述的进气管道10上设有电子质量流量控制器20，电子质量流量控制器20可控制进 气管道10通过的载气的速度及流量。所述的外加热管17上端和下端别设有密封螺帽21，密封螺帽21与外加热管17之间设 有石墨密封圈24。所述的第一热电偶5从外加热管17的上端的密封螺帽21中延伸出来， 所述的出气管道13从外加热管17的下端的密封螺帽21中延伸出来。在外加热管17外还 设有支架23，支架23便于将整个装置支承起来。所述的第一加热室1上部设有锥形塞22， 所述的进气口 9设在锥形塞22上。其设置方式可在锥形塞22的外缘开设垂直的细槽。本发明在具体使用时，将称重的样品25放在第一加热室1中的样品管4中，样品管4 的两端塞上石英棉，样品管4放入第一加热室1中，锥型塞22塞住第一加热室1顶部。将第一热电偶5插入到样品25中，气体收集阀14关闭，排气阀16打开。启动电子质量流量控制器20，使通过进气管道10的气流为200ml/分，进气管道10中的载气依次经过进气口9、入口 18、外加热管17、第一加热室l、细孔ll、第二加热室2、出气口12、出气管道13，最后从排气阀16排出。启动第一加热装置3的加热电源，从室温开始，以2(TC/分的升温速率开始上升，温度到达38(TC后恒温20分。此时样品25产生油，在载气的吹扫下，油向第二加热室2中流动，并被吸附剂8吸附。第一加热装置3加热一段时间后，生油基本结束，第一加热装置3停止加热。启动第二加热装置6的加热电源，以2(TC/分的升温速率开始上升，当第二热电偶7温 度到达680'C后恒温60分。此时吸附剂8上的油迅速裂解，其裂解后产生的气在载气的带 动下流经出气口 12、出气管道13，最后从排气阀16排出。第二加热装置6的温度下降， 最后使第二热电偶7保持温度30(TC;将排气阀16关闭，气体收集阀14打开。电子质量流量控制器20使通过进气管道10 的气流为25ml/分。启动第一加热装置3的加热电源，以2(TC/分的升温速率开始上升，当第一热电偶5温 度到达68(TC后，此时样品25在高温下热解产生天然气，并和载气一起经气体收集阀14进 入气体收集容器15内。热解完成后，第一加热装置3和第二加热装置6停止加热，气体收 集阀14关闭，分析气体收集容器15中的气体，实验结束。
权利要求
1. 一种用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装置，其特征在于包括第一加热室(1)和第二加热室(2)；所述的第一加热室(1)上设有第一加热装置(3)，第一加热室(1)中设有可容置样品的样品管(4)，第一加热室(1)上设有伸入样品管(4)中的第一热电偶(5)；所述的第二加热室(2)上设有第二加热装置(6)和第二热电偶(7)，第二加热室(2)内设有吸附剂(8)；所述的第一加热室(1)上部设有进气口(9)，进气口(9)上连通有进气管道(10)，第一加热室(1)下部与所述的第二加热室(2)的上部连通，所述的第二加热室(2)下部设有出气口(12)，出气口(12)通过出气管道(13)和气体收集阀(14)连接有气体收集容器(15)，在出气口(12)和气体收集阀(14)之间的出气管道(13)上设有排气阀(16)。
2. 按照权利要求l所述的用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装置，其特征在 于所述的第一加热室(1)和第二加热室(2)设置在一密封的外加热管(17)中，并分 别与外加热管(17)的内壁面保持一定间隔，所述的第一加热装置(3)、第二加热装置(6) 分别设在外加热管(17)上，所述的外加热管(17)上设有与进气管道(10)连接的入口(18)，所述的出气管道(13)从外加热管(17)的下部延伸出来。
3. 按照权利要求2所述的用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装置，其特征在 于所述的第一加热装置(3)为绕在外加热管(17)上的电热丝。
4. 按照权利要求2所述的用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装置，其特征在 于所述的第二加热装置(6)为绕在外加热管(17)上的电热丝。
5. 按照权利要求1至4中任一项所述的用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装 置，其特征在于所述的第一加热室(1)下部与所述的第二加热室(2)的上部通过细孔(11)连通。
6. 按照权利要求1至4中任一项所述的用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装 置，其特征在于所述的外加热管(17)在第一加热装置(3)和第二加热装置(6)之间 设有隔热槽(19)。
7. 按照权利要求3所述的用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装置，其特征在 于所述的第一加热装置(3)对进气管道(10)进行预热。
8. 按照权利要求7所述的用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装置，其特征在 于所述的第一加热装置(3)与进气管道(10)交叉缠绕在外加热管(17)上。
9. 按照权利要求1至4中任一项所述的用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装 置，其特征在于所述的进气管道(10)上设有电子质量流量控制器(20)。
10. 按照权利要求1至4中任一项所述的用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解 装置，其特征在于所述的外加热管(17)上端和下端别设有密封螺帽(21)，所述的第一 加热室(1)上部设有锥形塞(22),所述的进气口 (9)设在锥形塞(22)上。
全文摘要
本发明公开了一种用于开放式生烃动力学研究的准确温控热解装置，其包括第一加热室(1)和第二加热室(2)；第一加热室上设有第一加热装置(3)，第一加热室中设有可容置样品的样品管(4)，第一加热室上设有伸入样品管中的第一热电偶(5)；第二加热室上设有第二加热装置(6)和第二热电偶(7)，第二加热室内设有吸附剂(8)；第一加热室上部设有进气口(9)，进气口上连通有进气管道(10)，第一加热室下部与第二加热室的上部连通，所述的第二加热室下部设有出气口(12)，出气口通过出气管道(13)和气体收集阀(14)连接有气体收集容器(15)，在出气口和气体收集阀之间的出气管道上设有排气阀(16)。
文档编号C10G1/00GK101270295SQ20081002776
公开日2008年9月24日 申请日期2008年4月29日 优先权日2008年4月29日
发明者刘金钟 申请人:中国科学院广州地球化学研究所