一种CO2地质封存中水岩反应的批式实验装置，包括有：一反应釜，其釜头与釜体以可拆卸的环封连接，釜体置于加热器中，该釜体内装有水和岩石样品；一CO2气瓶，通过第一气阀连接至釜体内；一进水管，通过进水阀连接至釜体内；一第一排气阀，连接至釜体内。本发明专利技术可以满足CO2-水-岩反应的温度、压力要求，可使CO2-水-岩反应实验可以加入足够量的水、岩、气样品、加气过程中不带入空气、反应过程中维持恒定压力，且具有操作简单和较为经济的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水岩反应实验装置，尤其涉及ー种适用于CO2地质封存中 CO2-水-岩反应研究的批式反应装置。
技术介绍
CO2地质封存是为减缓气候变化而将捕集的(X)2气体储存于地下岩石构造之中的新兴环境技木。在CO2注入与储存的整个过程中，CO2与地层水和岩石之间的反应对于CO2 的注入率、储存量和封存场地的安全性都具有重要影响。实验室批式实验是研究CO2-水-岩反应的基本方法之一，可模拟地层温度、压カ 条件下的反应进程，通过固、液相反应产物的分析，探讨反应机制，建立反应的热力学模型， 从而预测和评估(X)2地质封存工程的环境响应。目前在开展CO2-水-岩反应研究时所采用的批式实验装置多为常规反应釜，主要存在如下问题(1)装置温度、压カ范围与CO2-水-岩反应不匹配因常规反应釜温度和压カ范围不能涵盖CO2-水-岩反应实验所需温度、压カ而不能满足研究要求；或大大超出所需温度、压カ上限而造成成本増加。(2)装置加气方式与CO2-水-岩反应实验不匹配因缺乏进气系统，实验前根据反应压力，计算出所需固体CO2 (干冰)量，直接打开反应釜釜体加入干冰，做为反应所需的CO2气源。这ー加气方法的主要缺点有ニ 一是加气过程中反应釜釜体打开，导致空气进入釜体，改变了反应的氧化还原条件，会引入除 CO2-水-岩反应外的其它反应；二是随着反应进行，CO2不断消耗，导致反应压カ随之降低， 无法维持恒定压力。(3)装置加压方式与CO2-水-岩反应实验不匹配高温高压实验装置常先将反应材料0 、水、岩)封在一个密闭的反应腔中，然后在置于具有恒定压力的釜体之中。由于这种加压方式通常针对高温高压反应，其温度和压 カ较CO2-水-岩要高得多，因而反应腔容积很小，导致加入的CO2、水和岩石的量较小，而当反应物特别是水、岩样品较少时往往无法满足反应产物分析的要求。(4)压カ控制装置成本过高常规反应釜多采用较大的液压系统进行压カ控制，其加压泵的成本很高，由于CO2 地质封存条件下的压カ较低(一般80 400bar)，并不必要配备高压压カ泵。由以上分析及大量调查可以发现，用于CO2-水-岩反应实验的经济实用的实验系统尚未建立。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种CO2地质封存中水岩反应的批式实验装置。为实现上述目的，本专利技术提供的CO2地质封存中水岩反应的批式实验装置，包括有一反应釜，其釜头与釜体以可拆卸的环封连接，釜体置于加热器中，该釜体内装有水和岩石样品；一 CO2气瓶，通过第一气阀连接至釜体内；一进水管，通过进水阀连接至釜体内；一第一排气阀，连接至釜体内。所述的装置中，釜体内安装有磁力搅拌器。所述的装置中，CO2气瓶通过第二气阀与加压泵连接至釜体内，该加压泵与釜体之间连接有第三气阀。所述的装置中，第一气阀至釜体之间连接有CO2流量计和第四气阀连接至釜体内。所述的装置中，第四气阀连接(X)2流量计的一端通过第五气阀连接至队气瓶。所述的装置中，进水阀通过一进水自动冷却水电磁阀连接至釜体内。所述的装置中，釜体内安装有一取样管，该取样管通过一取样阀连接缓冲罐的进样端，该缓冲罐的出样端连接一取样瓶。所述的装置中，加热器、磁力搅拌器、第一气阀、第二气阀、第三气阀、第四气阀、第五气阀、取样阀、进水阀、第一排气阀和进水自动冷却水电磁阀均连接控制仪。所述的装置中，釜头与釜体接口处设有柔性石墨密封垫片。本专利技术针对CO2-水-岩反应中尚未解决好的实验装置问题，建立了一个由进气系统和反应系统构成的CO2-水-岩反应批式实验装置。本专利技术的装置不仅满足CO2-水-岩反应的温度、压力要求，可使CO2-水-岩反应实验可以加入足够量的水、岩、气样品、加气过程中不带入空气、反应过程中维持恒定压力，且具有操作简单和较为经济的特点。附图说明图1是(X)2地质封存中水岩反应的批式实验装置的结构和实施方法示意图。附图中主要组件符号说明I-CO2气瓶；2- 气瓶；3、4、5_温度压力显示模块；6_转速显示表盘；7_温度压力转速控制模块开关；8加热器开关；9-搅拌驱动电机开关；10-磁力搅拌器转速调节器；11-第六气阀；12-取样阀；13-缓冲罐；14-第七气阀；15-取样瓶；16-第二气阀；17-加压泵；18-压力计；19-第一气阀；20-气体质量流量计；21第五气阀；22-气体质量流量计；23-第二排气阀；24-第四气阀；25-第三气阀；26-釜体压力计；27-第一排气阀；28-进水自动冷却水电磁阀；29-进水阀；30-冷却环出水口 ；31-釜体排气管；32-环封；33-流体取样管；34-温度压力传感器；35-磁力搅拌器；36-反应釜；37-电磁加热器。具体实施例方式请参阅图1，是本专利技术的装置示意图。本专利技术的装置中有一反应釜36，反应釜的釜头与反应釜的釜体以可拆卸的环封32连接，釜头与釜体接口处设有柔性石墨密封垫片(图中未示)。釜体置于电磁加热器37中，釜体内装有水和磨碎的岩石样品，釜体内安装有磁力搅拌器35，通过搅拌增强水和岩石样口之间的反应。通过环封32，反应釜36的釜体内分别通过第一气阀连接(X)2气瓶，还通过进水阀四将进水管连接至釜体内，还安装有第一排气阀27连接至釜体内。本专利技术的装置中，加热器(电磁加热器)、磁力搅拌器、所有的气阀、取样阀、进水阀、排气阀27和进水自动冷却水电磁阀均连接控制仪，该控制仪上设有温度压力显示模块3、4、5 ；转速显示表盘6 ；温度压力转速控制模块开关7 ；加热器开关8 ；搅拌驱动电机开关9 ；磁力搅拌器转速调节器10，此为公知技术，不作详细描述。本专利技术的装置在实际操作时，包括以下主要步骤(1)清洗反应釜釜体，待干燥后，按实验设计加入水和岩石样品，加环封，紧固反应^fe ( 打开CO2气进气阀，设置气体质量流量计，控制进气速率和进气量，吹扫釜体内空气；(3)关闭CO2气进气阀，打开水阀。设定极限温度、压力和目标温度；(4)待釜内温度升至目标温度时，打开CO2进气阀，在反应压力较低(<70bar)、气瓶压力较高(> 70bar)时，直接由气瓶进气；在反应压力较高(> 70bar)、气瓶压力较低(< 70bar)时，由增压泵压入(X)2气体。加压后，关闭进气阀门；(5)在反应压力降低时，通过气瓶或增压泵补充釜内压力，在反应温度和压力下进行CO2-水-岩反应。根据研究需要，打开取样阀门，通过取样管采集釜内流体样品；(6)反应完成后，设定釜体冷却温度，待缓慢冷却至室温时，打开釜体排气阀，缓慢排出釜内剩余气体；(7)取下环封，打开釜体，取出水岩样品，送测分析。(8)进行空白实验时，将步骤(2)、(3)中(X)2换为N2,在步骤中，由N2气瓶直接供气，加压后关闭进气阀门。在反应温度和压力下进行CO2-水-岩反应空白实验。根据研究需要，打开取样阀门，通过取样管采集釜内流体样品。其余步骤同上。本专利技术是针对CO2地质封存中水岩反应的一种专门装置，相对于其他批式实验装置来说有如下明显优点(1)本专利技术中的反应釜的釜头与釜体以可拆卸环封连接，釜头接口处贴有柔性石墨密封垫片，密封性能好。(2)本专利技术中的反应釜具有极限温度和压力设定功能，安全性好；(3)本专利技术中的反应釜釜体上带有取样管，可在反应过程中进行流体的取样；(4)本专利技术中的进气本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：庞忠和，杨峰田，李义曼，段忠丰，黄天明，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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