[发明专利]L型柱状有机岩超临界水与氧协同热解的装置及使用方法

权利要求书

1.L型柱状有机岩超临界水与氧协同热解的装置，其特征在于，包括并接L型反应釜、超临界水发生系统、轴向传压杆、孔隙压施加系统、注氧系统、排水排盐系统和油气冷凝与收集系统；

所述并接L型反应釜包括直筒反应釜和L型反应釜，且两者并接位置设置有垫片，所述直筒反应釜的区域为超临界水氧反应区，所述超临界水氧反应区分为I区、II区和III区分段加热，热解过程中，I区温度最高，首先作为热解区，II区和III区作为预热区；注氧后I区作为氧化放热区，II区作为热解区，III区作为预热区；II区热解完成后作为氧化放热区，III区作为热解区；所述直筒反应釜的内部靠近垫片的位置设有卡环，所述卡环上设有多孔板，所述直筒反应釜的釜体上连接有第四热电偶、第五热电偶、第六热电偶，且外表面包裹有保温层，

所述轴向传压杆设在所述直筒反应釜内，并通过第一法兰相连接，所述轴向传压杆设在所述直筒反应釜内的一端设有凹槽，所述凹槽与所述多孔板之间的区域构成超临界水氧反应区，所述超临界水氧反应区内填充热解样品，所述热解样品与所述直筒反应釜之间设有盘根，所述多孔板与所述L型反应釜的横边釜体侧之间区域为高温油水区，L型反应釜的纵边釜体侧为低温气体区；

所述高温油水区的L型反应釜的釜体的底部设有排水排盐孔，并与所述排水排盐系统相连接，所述直筒反应釜靠近多孔板的位置设有第二热电偶和压力传感器，所述的排水排盐系统包括第二背压阀、阀门、第二换热器和水槽；

所述轴向传压杆的一侧设有超临界水注入腔，并与所述超临界水发生系统相连，另一侧设有进气腔，并与所述注氧系统相连，所述轴向传压杆上设置有水循环冷却腔；所述超临界水发生系统包括水泵、第一单向阀、超临界水发生器和第三单向阀，用于当热解样品缺水时通过超临界水注入腔向热解样品注水；所述的注氧系统包括氧气瓶和第二单向阀，用于当热解样品开始产生油气产物后通过进气腔向热解样品注入氧气；

所述L型反应釜上与所述直筒反应釜的轴线齐平处设有孔，并与所述孔隙压施加系统相连接，所述孔隙压施加系统与所述L型反应釜的连接位置上方设有液位计，且液位计的底部与所述L型反应釜的拐角位置齐平，所述L型反应釜的中上部设有第三热电偶，顶端设有第二法兰，所述第二法兰上设有安全阀，所述的油气冷凝与收集系统包括气水冷凝收集装置和油水冷凝收集装置，所述气水冷凝收集装置包括第一背压阀、第一换热器和气水分离装置，所述油水冷凝收集装置包括第三背压阀、第三换热器和油槽，所述第二法兰上设有孔，并与所述气水冷凝收集装置相连通，所述油水冷凝收集装置设在所述低温气体区的L型反应釜的釜体下部；所述低温气体区的L型反应釜的釜体上设有多级水循环冷却腔，所述的孔隙压施加系统包括氮气气瓶、压力表和第四单向阀，用于在热解试验进行前向并接L型反应釜内部注入孔隙压力。

2.根据权利要求1所述的L型柱状有机岩超临界水与氧协同热解的装置，其特征在于，所述直筒反应釜的内部靠近垫片的位置焊接有卡环。

3.根据权利要求1所述的L型柱状有机岩超临界水与氧协同热解的装置，其特征在于，所述超临界水氧反应区的长度为200mm~500mm。

4.根据权利要求1所述的L型柱状有机岩超临界水与氧协同热解的装置，其特征在于，所述热解样品为含裂隙柱状有机类岩石，外径小于直筒反应釜的釜体内径。

5.根据权利要求1所述的L型柱状有机岩超临界水与氧协同热解的装置，其特征在于，所述孔隙压力大于22.05MPa。

6.根据权利要求1所述的L型柱状有机岩超临界水与氧协同热解的装置，其特征在于，所述第三背压阀与所述L型反应釜的釜体相连接的水平管线高于所述液位计的底端位置。

7.根据权利要求1~6任一所述的装置的使用方法，其特征在于，操作步骤为：

（1）、在直筒反应釜的卡环上放置多孔板，并填充热解样品，同时将盘根紧密填充于热解样品与直筒反应釜间隙；

（2）、固定第一法兰，通过轴向传压杆底部的凹槽挤压盘根，对样品施加压力；

（3）、将直筒反应釜、L型反应釜、排水排盐系统以及油气冷凝与收集系统相连，设置耐高温的第一背压阀、第二背压阀、第三背压阀的压力以及安全阀的压力；

（4）、通过孔隙压施加系统向高温高压并接反应釜内部注入孔隙压力；

（5）、在直筒反应釜外层包裹保温层，同时与超临界水发生系统、注氧系统相连，在水循环冷却腔、多级水循环冷却腔中通入循环水；

（6）、通过超临界水发生器制备超临界水，将其注入到热解样品内部，在样品加热过程中，观察气水分离装置出口是否有气体产物产出，当持续有气体产物产出时，一段时间后停止注入超临界水，充分利用L型反应釜内的回水对样品补充水分，通过注氧系统向样品内注入氧气，同时监测第二热电偶、第三热电偶、第四热电偶、第五热电偶和第六热电偶的温度变化，根据温度变化合理降低超临界水发生器的制备温度；

（7）、交替进行超临界水的注入工作以及注氧工作，当汽水界面处于可视范围内时，通过油水冷凝收集装置收集油水，当汽水界面过低时，向样品内注入超临界水；

（8）、待气水分离装置出口无法采出气体、液位计气水界面没有油层时试验停止，打开阀门，排放污水和盐；

（9）、待并接L型反应釜的温度降低到室温，将直筒反应釜和L型反应釜拆分，取出热解样品，试验完成。