溶解釜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溶解釜，尤其涉及能夠在高溫高壓條件下進行多元體系流體的溶解實驗和相平衡研究的溶解釜。
【背景技術(shù)】
[0002]物質(zhì)之間的溶解與相平衡是熱力學(xué)在化學(xué)領(lǐng)域中的重要應(yīng)用之一。研究多元多相體系的平衡與相互溶解程度在化學(xué)、化工的科研和生產(chǎn)中具有重要的意義，例如溶解、蒸餾、重結(jié)晶、萃取和提純等方面都要用到相平衡與溶解度參數(shù)。
[0003]目前，使用靜態(tài)測定法來完成高溫高壓相平衡研究與溶解度測定。但是，利用靜態(tài)分析法測定溶解度的裝置的核心部件是用于溶解的容器，如在常溫常壓下測定固體或液體物質(zhì)在水中溶解度的玻璃燒杯，各種與高溫高壓反應(yīng)釜類似的密閉金屬溶解釜。其中，能夠在高溫高壓條件下進行溶解、反應(yīng)的容器就只有密閉金屬溶解釜。然而，由于密閉金屬溶解釜受密封機構(gòu)的制約，存在以下不足:①高溫則不能承受高壓，或者高壓則不能耐高溫，其中所能承受的最高壓力也只有30MPa左右；②一般僅涉及到二元體系流體的溶解度測定與相平衡研究，難以滿足諸如石油、地層水及天然氣這樣的三元體系流體共存時相互溶解度的測定；③在溶解平衡取樣時，為了確保壓力恒定，需要充入高壓惰性氣體(如氮氣)以維持取樣時的壓力下降，盡管這樣能夠做到恒溫恒壓取樣，但是外來惰性氣體的加入會干擾整個體系的溶解平衡，影響溶解度測定的準確性。
[0004]目前，國內(nèi)外還沒有成熟完善的實驗裝置能在高溫(400°C左右)、超高壓(10MPa左右)以及完全封閉體系下(有能量交換沒有物質(zhì)交換的情況下)進行三元體系流體溶解度測定以及相平衡研究的溶解釜。不僅在溶解度測定與相平衡研究中缺少高溫超高壓的溶解釜，而且在現(xiàn)有的用于多種流體之間進行化學(xué)反應(yīng)的容器中也未見能在高溫與超高壓條件下進行化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)爸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述部分或全部問題，本發(fā)明提供一種溶解釜，能夠在高溫高壓以及完全封閉體系下進行多元體系流體的溶解實驗和相平衡研究。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提供了一種溶解釜，包括:釜體，其包括形成有樣品室的筒體、密封式嵌入到筒體的第一端內(nèi)的蓋體；第一液壓缸,其包括配套使用的第一缸筒和第一活塞。其中第一活塞的端部穿筒體的第二端并與樣品室活塞式配合，以用于改變樣品室的容積。
[0007]在一個實施例中，該溶解釜還包括:第一密封機構(gòu)，包括形成在蓋體與筒體的接合處的第一密封槽、設(shè)在第一密封槽內(nèi)的第一密封環(huán)，以及套接在蓋體外并抵靠于第一密封環(huán)的第一壓環(huán)；第二密封機構(gòu)，包括形成在筒體與第一活塞的接合處的第二密封槽、設(shè)在第二密封槽內(nèi)的第二密封環(huán)，以及能作用在第二密封環(huán)上的促動構(gòu)件。其中，促動構(gòu)件構(gòu)造成能擠壓第二密封環(huán)以密封第二密封槽，并帶動缸筒沿軸向朝向第一壓環(huán)運動，從而迫使第一壓環(huán)擠壓第一密封環(huán)而密封第一密封槽。
[0008]在一個實施例中，在第一密封槽內(nèi)，蓋體包括構(gòu)造在蓋體的外周上的第一錐形面，而第一密封環(huán)包括與第一錐形面相配合的第二錐形面。
[0009]在一個實施例中，第二密封環(huán)的徑向截面為“U”形，第二活塞或第二密封槽包括能夠脹大U形開口端的楔形部。
[0010]在一個實施例中，第一壓環(huán)包括從嵌入在筒體內(nèi)的外壁上沿徑向延伸的凸起，在第一壓環(huán)與筒體之間設(shè)有定位凸起的定位件。其中，定位件與筒體通過螺紋配合連接。
[0011]在一個實施例中，促動構(gòu)件包括第二缸筒、抵靠于第二密封環(huán)的第二活塞。
[0012]在一個實施例中，第一與第二液壓缸采用首尾式相連，第一活塞穿過第二缸筒的內(nèi)腔和第二活塞并延伸至樣品室內(nèi)。
[0013]在一個實施例中，該溶解爸還包括攪拌機構(gòu),其包括從爸體外經(jīng)蓋體延伸至樣品室內(nèi)的攪拌軸、設(shè)在攪拌軸上的攪拌件，以及驅(qū)動攪拌軸的動力源。
[0014]在一個實施例中，處于樣品室內(nèi)的攪拌軸構(gòu)造成由多個節(jié)依次套接而形成可伸縮的多階軸，多階軸的底端與第一活塞可轉(zhuǎn)動地連接，并且在部分或全部節(jié)內(nèi)均設(shè)有攪拌件。
[0015]在一個實施例中，所述筒體包括:多個軸向間隔開的進口，以用于分別向所述樣品室內(nèi)引入不同的流體；設(shè)在與進口相對一側(cè)的筒體上的且軸向間隔開的多個出口。其中，若干出口的軸向位置分別與攪拌后不同層內(nèi)的流體相對應(yīng)。
[0016]在一個實施例中，動力源通過磁力組件來驅(qū)動攪拌軸,磁力驅(qū)動組件包括與攪拌軸相連的內(nèi)磁件，以及與動力源相連且間隔開地套在內(nèi)磁件外的外磁件。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的溶解釜，通過第一液壓缸來調(diào)整樣品室的容積和多階軸的伸縮程度，保證該溶解釜的攪拌效果，以便加快反應(yīng)速度或溶解速度。此外，還可以通過第一液壓缸調(diào)整樣品室的容積來實現(xiàn)恒壓取樣，由此就可以避免向樣品室內(nèi)注入惰性氣體，消除了外來惰性氣體對整個體系溶解平衡造成的干擾，保證了溶解度測定的準確性。同時，根據(jù)本發(fā)明的溶解釜，使用第二液壓缸來控制第一密封機構(gòu)和第二密封機構(gòu)對樣品室進行密封，可以有效地保證溶解、反應(yīng)所需的高壓。另外，根據(jù)本發(fā)明的溶解釜通過箱式熱爐來保證樣品室內(nèi)聞溫條件。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的溶解釜的結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，使用安全高效，便于實施推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0019]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中:
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的溶解釜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是圖1所示A處的局部放大圖；以及
[0022]圖3是圖1所示B處的局部放大圖。
[0023]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例繪制。
【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明的溶解釜10的結(jié)構(gòu)示意圖。溶解釜10能夠在高溫高壓條件下進行多元體系流體的溶解實驗和相平衡研究，所述多元體系流體尤其為由石油、地層水及天然氣組成的三元體系流體。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，該溶解釜10的應(yīng)用還可以拓展到高溫高壓的化學(xué)反應(yīng)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的溶解釜10包括釜體I。釜體I包括管型的筒體2和密封式嵌入在筒體2的第一端2a的蓋體3。筒體2包括第一端2a和相對的第二端2b以及形成在兩端之間的樣品室4。除此之外，筒體2還包括構(gòu)造在側(cè)壁上的多個軸向間隔開的進口 201，用于向樣品室4內(nèi)注入不同的流體。例如，筒體2包括3個進口 201，分別用于注入石油、地層水和天然氣。筒體2還包括設(shè)在與進口 201相對一側(cè)的筒體2上的且沿軸向間隔開分布的多個出口 202。一般情況下，進口 201的數(shù)量等于出口 202的數(shù)量。多個出口 202的軸向位置分別與攪拌后不同層內(nèi)的流體相對應(yīng)，例如分別對應(yīng)于石油層、水層和氣體層。因此，可以分別取出樣品室4內(nèi)的不同流體。
[0027]為了能夠向樣品室4內(nèi)提供高溫環(huán)境，在釜體I外設(shè)有部分或完全包裹其的箱式熱爐11。該箱式熱爐可優(yōu)選為電爐。箱式熱爐的設(shè)置和布局屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，在此不作詳細描述。
[0028]該溶解釜10包括攪拌機構(gòu)6。攪拌機構(gòu)6包括從釜體I外經(jīng)蓋體3延伸至樣品室4內(nèi)的攪拌軸601、設(shè)在攪拌軸上的攪拌件602。攪拌件602優(yōu)選為攪拌槳。攪拌軸601由動力源603驅(qū)動，其優(yōu)選為電動機。動力源603可通過固定支架604與蓋體3固接。固定支架604還與蓋體3固接，便于攪拌軸601順利旋轉(zhuǎn)。
[0029]在該實施例中，動力源603通過磁力驅(qū)動組件605來驅(qū)動攪拌軸601。磁力傳動組件605包括與攪拌軸601相連的內(nèi)磁件606，以及與動力源603相連且間隔開地套在內(nèi)磁件606外的外磁件607。動力源603可以通過外磁件607帶動內(nèi)磁件606旋轉(zhuǎn)，從而帶動攪拌軸601旋轉(zhuǎn)。通過這種磁力驅(qū)動方式，一方面可以更好地控制攪拌軸601的轉(zhuǎn)速和方向，以提高攪拌效果；另一方面可以通過磁力驅(qū)動組件605來隔絕兩磁件之間的熱傳導(dǎo)，從而可以有效避免動力源603出現(xiàn)因高溫而導(dǎo)致的受損的情況。
[0030]根據(jù)本發(fā)明，溶解釜10還包括組合式液壓缸組，即第一液壓缸8和第二液壓缸7。第一液壓缸8與第二液壓缸7采用首尾式連接，即第一液壓缸8的首端8a與第二液壓缸7的尾端7b相連。第一液壓缸8的第一缸筒802和第二液壓缸7的第二缸筒702采用法蘭式連接，并且在第二缸筒702內(nèi)設(shè)有與第一缸筒802相配合的第一缸筒前端蓋803。第一液壓缸8的第一活塞801依次穿過第一缸