[发明专利]一种纳秒激光快速热解分析装置

说明书

本发明涉及一种纳秒激光快速热解分析装置，包括：激光器、半透半反镜组、反应管、微调样品池、恒温管路、气相色谱质谱联用分析仪和数据采集处理系统；激光器通过光路连接半透半反镜组，半透半反镜组置于反应管内部并与反应管连接；反应管中还设有微调样品池，反应管腔体密封，保证气密性；反应管通过内部的微调样品池与恒温管路一端相连，恒温管路另一端接入气相色谱质谱联用分析仪。本发明的有益效果是：与现有设备相比，本发明具有加热速率高、采样速度快、在可选区和指定深度的样品热解分析速度快、避免装置本身干扰反应等优点；(例如传统金属网反应器中金属网材料对热解反应的干扰)，同时具备设备紧凑、灵活方便、适用性强等特点。

技术领域

本发明属于能源化工装置领域，尤其涉及一种纳秒激光快速热解分析装置。

背景技术

近年来随着经济发展，我国能源需求也在逐步增加，目前我国能源消费的主体依然是煤炭，但是随着能源结构的不断改进，生物质能源增速明显。大量的煤炭和生物质能源消耗引出了一个问题，如何提升燃料的利用效率并降低污染物排放。

由于煤炭本身的化学组成复杂性，煤炭内的组分分布仍然处于研究之中。而且煤炭在燃烧过程中的化学反应机理也是能够直接影响燃烧效率的一大因素，因此对煤炭热解燃烧过程的机理研究具有很重要的现实意义。

近年来生物质能源的发展也引出了许多新的需求。生物质热解可以获得生物油，但是直接热解产生的生物油存在稳定性差，热值低的缺点。但由于生物质的种类多样、结构复杂，目前对于热解机理的研究尚不深入。如果能够掌握生物质热解的机理，则能够控制热解过程，获得更高品质的生物油，降低后期加工的成本。

对于煤炭及生物质的热解过程研究，主要有以下几种实验设备：

1、管式炉反应器

管式炉反应器相对结构简单，操作方便，但是样品加热过程具有明显的滞后性，热解产物在炉膛内停留时间长，二次反应会严重的影响产物组成。

2、沉降炉反应器

沉降炉中样品自上方自由落体经过炉膛并发生热解过程，操作简单可以批量制样，但是反应温度和升温速率可调范围较窄，而且生成的热解产物不易收集。

3、热重分析仪

热重分析仪可以非常精确的控制样品的加热温度，但是其升温速率比较低，容易导致二次反应，影响热解产物的分析。

4、金属网反应器

金属网反应器具有相对上述几种装置较快的升温速率，而且能够进行瞬态反应分析，但是其使用的金属网可能会在高温下接触热解产物时参与反应，影响测量结果，而且操作过程相对繁琐，容易对实验结果造成严重干扰。

目前针对煤炭和生物质的热解分析装置均存在着升温速率不够高、容易发生二次反应的缺点，同时这些装置对于样品内部不同区域的热解特性无法分别进行分析，这对于深入了解煤炭/生物质热解特性带来了很大的困难。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种纳秒激光快速热解分析装置。

这种纳秒激光快速热解分析装置，包括：激光器、半透半反镜组、反应管、微调样品池、恒温管路、气相色谱质谱联用分析仪和数据采集处理系统；激光器通过光路连接半透半反镜组，半透半反镜组置于反应管内部并与反应管连接；反应管中还设有微调样品池，反应管腔体密封，保证气密性；反应管通过内部的微调样品池与恒温管路一端相连，恒温管路另一端接入气相色谱质谱联用分析仪；气相色谱质谱联用分析仪电连接数据采集处理系统，数据采集处理系统还电连接半透半反镜组；反应管内设有进气控制系统。

作为优选，半透半反镜组为管路状，半透半反镜组内部设有半透半反镜。

作为优选，半透半反镜组的管路侧方引出另一光路，该光路设有摄像头，半透半反镜组内部还设有标尺。