本發(fā)明屬于二氧化碳地質(zhì)封存，尤其涉及一種用于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬高溫高壓地質(zhì)條件下的二氧化碳在地質(zhì)體封存過程的反應(yīng)裝置，特別是涉及一種用于水-巖(包括煤)-二氧化碳持續(xù)高溫高壓相互作用的反應(yīng)裝置，屬于二氧化碳地質(zhì)封存領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、二氧化碳是一種無色、無味、在常溫常壓下呈氣態(tài)的化合物。二氧化碳排放會導(dǎo)致全球氣候變暖，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，還會造成極端惡劣天氣，譬如臺風(fēng)、高溫、暴雨、泥石流、干旱等自然災(zāi)害。隨著全球社會經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，碳排放量過高問題也逐漸開始引起人們的關(guān)注。在二氧化碳的處理方式中，二氧化碳地質(zhì)封存技術(shù)發(fā)揮了十分重要的作用。

2、為了減少二氧化碳對環(huán)境的危害，各國都采取了一定的措施。對于二氧化碳地封存裝置的設(shè)計(jì)方面，國內(nèi)外在此方面經(jīng)過了100多年的發(fā)展，均形成了較為成熟的理論研究以及儀器的制造，但對于高溫高壓情況下二氧化碳地質(zhì)封存的裝置設(shè)計(jì)卻很少有人涉足。在地下環(huán)境由于二氧化碳注入后會與煤、巖、水存在相互作用，致使煤的物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)等產(chǎn)生變化，這些變化我們無法觀察到。

3、示例性的，通常的一種方式是將樣品容器放置在一個(gè)封閉環(huán)境中，逐漸增壓達(dá)到目標(biāo)壓力，但是這種方式樣品容器是敞開設(shè)置的，樣品容器的反應(yīng)條件(尤其是壓力條件)在前期是不穩(wěn)定的，會慢慢增長到目標(biāo)值，這部分過程對于二氧化碳地質(zhì)體封存是存在影響的，且影響是逐漸明顯的，但又不符合設(shè)定的反應(yīng)條件的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請針對上述技術(shù)問題提出樣品容器、反應(yīng)罐及二氧化碳地質(zhì)體封存模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下：

2、第一方面，本申請?zhí)岢鲆环N樣品容器，所述樣品容器具有一開口及設(shè)置于開口處的臺階槽，所述臺階槽的槽底設(shè)置有彈簧，所述臺階槽的槽底還設(shè)置有孔及密封該孔的膜；

3、所述臺階槽內(nèi)放置活動蓋，所述活動蓋的邊緣設(shè)置與臺階槽側(cè)壁配合的密封圈，所述活動蓋上還設(shè)置有尖刺部，所述尖刺部位置對應(yīng)膜；

4、所述樣品容器被置于持續(xù)增大的外部氣壓條件下，所述活動蓋受壓貼近臺階槽的槽底并帶動尖刺部刺破膜，使樣品容器與外部氣壓條件連通。

5、進(jìn)一步的，所述臺階槽的頂部設(shè)置倒角；

6、所述樣品容器被置于持續(xù)降低的外部氣壓條件下，所述活動蓋在倒角處反復(fù)跳動，使活動蓋與臺階槽之間間歇性形成間隙后落回臺階槽內(nèi)。

7、第二方面，本申請?zhí)岢鲆环N反應(yīng)罐，所述反應(yīng)罐包括：

8、罐體和蓋體，所述蓋體可拆卸地連接于罐體的開口處，所述罐體的內(nèi)部具有油浴腔亦即設(shè)置在油浴腔內(nèi)的電熱絲；

9、泄壓閥，所述泄壓閥固定于蓋體上；

10、管道組件，所述管道組件由外部貫穿至罐體的內(nèi)部，所述管道組件包括三個(gè)獨(dú)立的供液管路、供氣管路和真空管路；

11、所述罐體內(nèi)放置所述的樣品容器。

12、進(jìn)一步的，所述油浴腔設(shè)置在罐體的側(cè)壁內(nèi)部，所述油浴腔為環(huán)形。

13、進(jìn)一步的，所述油浴腔具有一個(gè)設(shè)置在罐體開口端的注油口。

14、進(jìn)一步的，所述蓋體上設(shè)有觀察窗。

15、進(jìn)一步的，所述罐體的底部固定有電機(jī)以及固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的托架，所述托架上放置若干個(gè)樣品容器，所述樣品容器隨托架的轉(zhuǎn)動依次經(jīng)過管道組件的出口。

16、進(jìn)一步的，所述托架包括連接套、支架和承托環(huán)，所述承托環(huán)通過支架連接在連接套上。

17、進(jìn)一步的，還包括傳感器，所述傳感器固定在蓋體和/或罐體底部。

18、第三方面，本申請?zhí)岢鲆环N二氧化碳地質(zhì)體封存模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括：

19、上述任一所述的反應(yīng)罐；

20、以及連接至所述反應(yīng)罐上的供氣管路、供水管路和真空管路。

21、本發(fā)明的有益效果為：

22、(1)通過活動蓋與臺階槽的配合，不僅不會影響前期的抽真空操作，同時(shí)在后續(xù)的充氣增壓過程中，將樣品容器進(jìn)行密封，并通過控制使用的彈簧，來匹配設(shè)定的目標(biāo)壓力，在將要達(dá)到設(shè)定目標(biāo)壓力之前，所有的樣品的壓力條件均維持恒定，在尖刺部與膜配合下，使樣品容器與外部的反應(yīng)罐瞬間連通，樣品容器便可以快速達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)壓力，降低不必要的條件干擾；

23、(2)罐體與蓋體形成的密封環(huán)境后，可通過管道組件供水及充入高壓的二氧化碳?xì)怏w，利用電熱絲對油浴腔內(nèi)的油浴液加熱，模擬高溫高壓條件下二氧化碳地質(zhì)封存條件；

24、(3)在罐體內(nèi)設(shè)置托架存放多個(gè)樣品容器，可旋轉(zhuǎn)、分裝不同規(guī)格樣品的樣品容器，探究不同水含量的二氧化碳地質(zhì)封存，管道組件可以控制對內(nèi)部各樣品容器進(jìn)行樣品含水量實(shí)驗(yàn)條件的控制。

技術(shù)特征：

1.樣品容器，其特征在于，所述樣品容器具有一開口及設(shè)置于開口處的臺階槽，所述臺階槽的槽底設(shè)置有彈簧，所述臺階槽的槽底還設(shè)置有孔及密封該孔的膜；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樣品容器，其特征在于，所述臺階槽的頂部設(shè)置倒角；

3.反應(yīng)罐，其特征在于，所述反應(yīng)罐包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)罐，其特征在于，所述油浴腔設(shè)置在罐體的側(cè)壁內(nèi)部，所述油浴腔為環(huán)形。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)罐，其特征在于，所述油浴腔具有一個(gè)設(shè)置在罐體開口端的注油口。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)罐，其特征在于，所述蓋體上設(shè)有觀察窗。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)罐，其特征在于，所述罐體的底部固定有電機(jī)以及固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的托架，所述托架上放置若干個(gè)樣品容器，所述樣品容器隨托架的轉(zhuǎn)動依次經(jīng)過管道組件的出口。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)罐，其特征在于，所述托架包括連接套、支架和承托環(huán)，所述承托環(huán)通過支架連接在連接套上。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)罐，其特征在于，還包括傳感器，所述傳感器固定在蓋體和/或罐體底部。

10.二氧化碳地質(zhì)體封存模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了樣品容器、反應(yīng)罐及二氧化碳地質(zhì)體封存模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)統(tǒng)，樣品容器具有一開口及設(shè)置于開口處的臺階槽，所述臺階槽的槽底設(shè)置有彈簧，所述臺階槽的槽底還設(shè)置有孔及密封該孔的膜；所述臺階槽內(nèi)放置活動蓋，所述活動蓋的邊緣設(shè)置與臺階槽側(cè)壁配合的密封圈，所述活動蓋上還設(shè)置有尖刺部，所述尖刺部位置對應(yīng)膜；所述樣品容器被置于持續(xù)增大的外部氣壓條件下，所述活動蓋受壓貼近臺階槽的槽底并帶動尖刺部刺破膜，使樣品容器與外部氣壓條件連通。

技術(shù)研發(fā)人員：楊景芬,徐宏杰,高德燚,劉會虎,陸杰旭,胡繼收,劉志誠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6