专利名称：一种高温热转化炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对单体烃的氢同位素进行测试的关键设备，尤其涉及一种将
烃类化合物在高温下裂解为氢气的高温热转化炉。
背景技术：
单体烃的氢同位素测试系统中核心设备是高温热转化炉，是一种连接色谱与同位素质谱的核心组成部分。通过高温热转化炉，被分析的单分子化合物可以转化为氢气。目前市场上出现的氢同位素测试系统中的热转化炉主要采用一个专用的加热器对其进行加热，而且转化炉外形体积较大，占用系统仪器较大的体积，同时转化炉的内部空间较大，直接导致消耗更多的热能，采集数据不精确。另外由于转化炉工作温度高，一般要求大于1400°C，其连续使用寿命仅为数千小时，同时因为制作工艺复杂，国内相关产品难以达到要求，目前
此类仪器的高温热转化炉的生产在国内外几乎全部由原仪器商家独家提供，因此价格昂
虫贝° 在单体烃的氢同位素被广泛利用的同时，氢同位素的物理化学性质同时也决定了氢同位素在测试过程中的很多环节容易产生同位素分馏，使氢同位素的测试变得困难。仅单体烃的氢同位素测试这一点也一定程度上制约了其进一步的研究及其应用。因此不论是从分析测试角度还是从氢同位素研究角度，如何研制出一种低成本、高耐久度、稳定性良好的高温热转化炉，已经成为业界急需解决的一个问题。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种低成本、使用寿命长、可以提升最高使用温度的高温热转化炉。 为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的[0006] —种高温热转化炉，包括高温裂解管和壳体，其中，所述壳体包括第一连接体和第二连接体，壳体内设有高温裂解管，所述高温裂解管通过固定夹具与壳体相对固定，所述高温裂解管的前端设置有导电体拉线。 具体来说，所述第一连接体为空心圆柱体，所述第二连接体为双螺旋管状体，所述壳体的第一连接体与第二连接体之间相互固定连接。 进一步地，所述第二连接体为加热装置，用于使流经高温裂解管的内容物产生裂变反应。 进一步地，所述第一连接体和第二连接体之间为同心排列。 进一步地，所述壳体的径向断面为圆环形。 进一步地，所述壳体由碳化硅制成。 进一步地，所述高温裂解管由氧化铝陶瓷制成。 本实用新型的有益效果是(l)其最高工作温度能达到160(TC，大大提高了本实用新型用于测试数值的准确性；(2)制作成本较低，使用寿命长，具有良好的使用及推广价值；(3)本实用新型结构简单，维修方便，降低了设备的整体投入资金。
图1为本实用新型一种高温热转化炉的结构示意图。 附图中标记分述如下1、第一连接体；2、第二连接体；3、导电体拉线；4、高温裂解管；5、固定夹具。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的描述。 如图1所示，本实用新型所述的一种高温热转化炉，包括高温裂解管4和壳体，其
中，所述壳体包括第一连接体1和第二连接体2，壳体内设有高温裂解管4，所述高温裂解管
4通过固定夹具5与壳体相对固定，所述高温裂解管4的前端设置有导电体拉线3。 其中，所述第一连接体1为空心圆柱体，所述第二连接体2为双螺旋管状体，所述
壳体的第一连接体1与第二连接体2之间相互固定连接。所述第二连接体2为加热装置，
用于使流经高温裂解管4的内容物产生裂变反应。所述第一连接体1和第二连接体2之间
为同心排列。所述壳体的径向断面为圆环形。所述壳体由碳化硅制成，所述高温裂解管4
由氧化铝陶瓷制成。 本实施例采用单体烃氢同位素测试系统结合实验数据对高温热转化炉进行测试，所述测试系统主要包括气相色谱、高温热转化炉和同位素比率质谱仪三部分，单分子化合物氢同位素测试流程如下，待分析的混合物首先通过气相色谱进行分离，流出的单分子化合物依次进入高温热转化炉内并裂解为氢气，其裂解过程在一高温三氧化二铝陶瓷管中进行。通过裂解，单分子烃类化合物在高温下转化为同位素质谱可以分析的氢气。在这一过程中，有机质需要在高达140(TC以上的高温下进行，本实施例采用的测试温度为1450°C。裂解产生的氢气在氦气流的带动下，通过一除水干燥装置，随后氢气被引入同位素比率质谱仪。在同位素比率质谱仪的离子源中，氢气主要被电离为m/z = 2(H2+)和m/z = 3 (HD+)的离子，带电离子流通过一磁场并根据质量和电荷的比值(m/z进行分离并接收，计算出氢同位素的比值)。 其中，单体烃的氢同位素测试系统中核心设备是高温热转化炉，是一种连接色谱与同位素质谱的核心组成部分。本实用新型所述的高温热转化炉制作材料采用碳化硅，在空气中比较稳定，表面负荷比金属电热元件大，其升温速率快、热效率高、热膨胀系数小、热传导率高、使用温度高、寿命长，正常氧化气氛下棒体表面可达1500°C。经过特殊处理的碳化硅电热元件已经在高达1650°C下使用。碳化硅材料具有抗高温氧化、蠕变速率小、容易加工、价格便宜、导电和导热性能好的特点，在高温空气介质中可以长期工作。目前，碳化硅电热元件在使用温度和经济价值上均有着较金属电热元件远为优越的性能。[0021] 本实用新型所述高温热转化炉的核心电热元件为外壳第二连接体2的双螺旋管状体，其参数如下外径16. 5mm，内径为9. 5mm，壁厚3. 5mm，长度为260mm，在加工过程中，选用高纯a-SiC制造，碳化硅原料经过高达2500°C以上高温焙烧再结晶进行粘聚结合。焙烧程序确保相邻位置的晶粒之间的结合力达到最好，在加工的过程中，碳化硅颗粒的分布状态受到严格的监控，确保密度与大气的电阻系数达到理想的程度。高温热转化炉内的高温裂解反应管4选用高纯度的氧化铝陶瓷加工而成。其硬度高，具有耐磨性、致密性、冷热疲劳性、断裂韧性、稳定性好，其参数优异。所述的高温裂解反应管4设计为长度320mm，内径为0. 4mm，外径2mm。 安装完毕后选用145(TC进行高温热转化炉的高温试验，加热电流为交流电，电压
为46V。连续使用一段时间后，进行电阻分析。电热元件的电阻在初始阶段(T< IOO小时)
时，电阻的变化速率较快，当超过200小时后，电阻变化速率逐渐变慢，后逐渐趋于稳定。造
成这种现象的原因是由于碳化硅在空气中高温氧化后所产生的二氧化硅在碳化硅晶粒上
形成稳定的非晶态硅薄膜，通过氧化硅层限制氧气的扩散，由此阻抑碳化硅继续氧化，使电
阻值趋于稳定。这同时也表明高温热转化炉在使用的过程中性能稳定。 在测试仪工作时，样品首先被送入进样器，然后由载气携带进入色谱柱。由于样品
中各组份在色谱柱中的流动相和固定相间分配或吸附系数的差异，在载气的冲洗下，各组
份在两相间作反复多次分配，使各组份在色谱柱中得到分离，被分离后的气体进入高温热
转化炉通过高温热转化炉中的高温裂解管将烃类化合物在高温下裂解为氢气。 综上所述，通过这种高温热转化炉，可以是使其最高工作温度达到1600°C ，大大提
高了本实用新型用于测试数值过程中的准确性；其中，使用寿命长，具有良好的使用及推广
价值；进一步的，结构简单、维修方便的高温热转化炉，降低了设备的整体投入资金，更符合
经济效益达到节省成本的目的。 显然上述实施例不是对本实用新型的限制，上述的一种高温热转化炉还可以有其他许多变化。虽然已经结合上述例子详细讨论了本实用新型，但应该理解到业内专业人士可以显而易见地想到的一些雷同，代替方案，均落入本实用新型权利要求所限定的保护范围之内。
权利要求一种高温热转化炉，包括高温裂解管(4)和壳体，其特征在于，所述壳体包括第一连接体(1)和第二连接体(2)，壳体内设有高温裂解管(4)，所述高温裂解管(4)通过固定夹具(5)与壳体固定连接，所述高温裂解管(4)的前端设置有导电体拉线(3)。
2. 根据权利要求l所述的高温热转化炉，其特征在于，所述第一连接体(1)为空心圆柱体，所述第二连接体(2)为双螺旋管状体，所述壳体的第一连接体(1)与第二连接体(2)之间相互固定连接。
3. 根据权利要求1或2所述的高温热转化炉，其特征在于，所述第二连接体(2)为加热装置，用于使流经高温裂解管(4)的内容物产生裂变反应。
4. 根据权利要求3所述的高温热转化炉，其特征在于，所述第一连接体(1)和第二连接体(2)之间为同心排列。
5. 根据权利要求4所述的高温热转化炉，其特征在于，所述壳体的径向断面为圆环形。
6. 根据权利要求5所述的高温热转化炉，其特征在于，所述壳体由碳化硅制成。
7. 根据权利要求6所述的高温热转化炉，其特征在于，所述高温裂解管(4)由氧化铝陶瓷制成。
专利摘要本实用新型涉及一种对单体烃的氢同位素进行测试的关键设备，尤其涉及一种将烃类化合物在高温下裂解为氢气的高温热转化炉。其包括高温裂解管和壳体，所述壳体包括第一连接体和第二连接体，壳体内设有高温裂解管，所述高温裂解管通过固定夹具与壳体相对固定，所述高温裂解管的前端设置有导电体拉线。转化炉的最高工作温度能达到1600℃，大大提高了作为实验设备用于测试数值的准确性；同时制作成本较低，使用寿命长，具有良好的使用及推广价值；本实用新型结构简单，维修方便，降低了初始设备的整体投入资金。
文档编号G01N30/02GK201495093SQ200920194678
公开日2010年6月2日 申请日期2009年9月15日 优先权日2009年9月15日
发明者李中平, 李立武, 杜丽, 陶明信 申请人:中国科学院兰州地质研究所