高压消解罐的制作方法

本发明涉及压力容器技术领域，特别地涉及一种高压消解罐。

背景技术

在原油、沥青以及岩石有机质中广泛存在着以金属元素为主的微量元素，学者运用微量元素数据，从无机地球化学方面开展油气勘探研究和油气地球化学研究，发掘一些地球化学信息，以此来揭示地球化学特征，辅助解决一些有机地球化学难以解决的问题，并取得了一些研究成果。目前对于原油类物质，我国采用的分析方法为原子吸收光谱法和等离子发射光谱法，样品前处理采用高温灰化法和有机溶剂稀释法，美国astm也采用同类方法。但高温灰化法操作复杂、时间冗长、污染环境及样品损失大；有机溶剂稀释直接进样法受样品粘度影响很大，分析精度不高，同时大量的碳氢化合物引入仪器等离子火焰，使之容易淬灭和不稳定。同时，由于油标准物质不易得到，价格昂贵，使分析方法受到很大限制。因此原油样品必须通过酸化消解才能得到准确的检测结果。由于原油的特性，一般采用密闭消解法，更容易获得准确结果，如微波消解法和高压罐消解法。其中，微波消解法是一种快速消解样品的方法，因其取样量、分析速度的限制，不适合开展大批量样品对分析；因此现有的对原油进行消解一般采取高压罐消解法，该种方法主要依靠烘箱加热、升温。高压罐消解是在高温高压密闭的强酸的环境下进行样品消解，可使消解过程大为缩短，且被测组分的挥发损失降到最小，提供测定的准确性，尤其适合批量样品消解。

目前已有的高压消解罐的内罐一般是聚四氟乙烯塑料材质，聚四氟乙烯材质容器一般使用温度在260℃以下，但对于密闭型消解罐同时受温度和压力的影响，因此在温度过高(220℃以上)或压力过大(5mpa以上)时容易发生变形，造成酸液泄漏样品损失，使得内罐使用寿命缩短，成本增加，不适合于消解过程中易产生高压情况的原油样品的消解。

技术实现要素：

本发明提供一种高压消解罐，用于解决现有技术中存在的内罐容易发变形，使其使用寿命缩短、成本增加的技术问题。

本发明提供一种高压消解罐，包括盖体和外罐，所述盖体与所述外罐卡合连接；所述外罐的内部设置有内罐，所述内罐由石英制成。

根据本发明的一个实施例，所述内罐的罐口处设置有唇形结构，所述内罐的底部构造为球形。

根据本发明的一个实施例，所述内罐的顶端从上到下依次设置有聚四氟乙烯密封垫、石英密封塞和聚四氟乙烯压垫；

所述聚四氟乙烯密封垫为o形密封垫，所述石英密封塞构造为t形，所述石英密封塞的下端穿过所述聚四氟乙烯密封垫并设置在所述内罐中。

根据本发明的一个实施例，所述内罐与所述外罐之间设置有保护支架，所述保护支架由聚四氟乙烯制成；

所述保护支架构造为圆桶状，所述保护支架内部的底面构造为与所述内罐的底部相配合的球形底面。

根据本发明的一个实施例，所述保护支架的底部设置有卸样孔。

根据本发明的一个实施例，所述盖体的内壁上设置有向内侧凸起的盖体卡头，所述外罐的外壁上设置有向外侧凸起的外罐卡头，所述盖体卡头与所述外罐卡头相互卡合。

根据本发明的一个实施例，所述盖体卡头和所述外罐卡头的数量相同，且均为2-6个；

所述盖体卡头沿所述盖体的圆周面等间距分布，所述外罐卡头沿所述外罐的圆周面等间距分布。

根据本发明的一个实施例，所述外罐的底部设置有固定孔，所述固定孔为方孔。

根据本发明的一个实施例，所述盖体的顶部设置有压力螺栓，所述压力螺栓上设置有扭力插孔；

所述压力螺栓的底端与所述聚四氟乙烯密封垫的顶端相接触。

根据本发明的一个实施例，所述盖体、所述外罐以及所述压力螺栓均由不锈钢或合金材料制成，且所述盖体、所述外罐以及所述压力螺栓的外表面均设置有聚四氟乙烯涂层。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)由于内罐由石英制成，因此其稳定性好、致密性高，使其在原油消解的过程中不易发生变形，从而保持其密封性，能够防止发生酸液泄漏的现象，以能提高其使用寿命；并且由于石英材质的耐压性和致密性均较高，因此更适合在高温高压的环境下使用。

(2)内罐的罐口采用唇形设计，其底部为球形底部，能够使样品、酸溶液易聚集，接触更充分，从而保证消解的效果；此外内罐上分别设置有聚四氟乙烯密封垫、t形的石英密封塞以及聚四氟乙烯压垫，使内罐的密封性更好。

(3)内罐和外罐之间设置有保护支架，保护支架在受热时可发生膨胀变形，从而抵消部分来自内罐的压力，因此能够对内罐起到保护的作用；同时保护支架受热膨胀的作用力还可使内罐的密封性更好，酸气不易泄露。

(4)盖体与外罐之间采用卡合连接，扣合方便快捷、安全，通过压力螺栓能够快速地完成盖体和外罐以及内罐之间的密封，节省了大量的前处理操作时间。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是本发明的实施例中的高压消解罐的爆炸图；

图2是本发明的实施例中的高压消解罐的剖视图；

图3是图1所示内罐的立体结构示意图；

图4是图1所述内罐的剖视图；

图5是图1所示保护支架的剖视图；

图6是图1所示外罐的剖视图。

附图标记：

1-盖体；2-外罐；3-压力螺栓；

4-内罐；5-保护支架；6-聚四氟乙烯密封垫；

7-石英密封塞；8-聚四氟乙烯压垫；11-盖体卡头；

21-外罐卡头；22-固定孔；31-扭力插孔；

41-唇型结构；51-卸样孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例中的一种高压消解罐的流程图；如图1和2所示，本发明提供一种高压消解罐，尤其适用于原油样品的消解，其操作简单、方便实用，不仅提高了安全性而且提高了前处理的效率，适合批量样品的消解。

具体地，本发明提供的高压消解罐包括盖体1和外罐2，盖体1与外罐2卡合连接；外罐2的内部设置有内罐4，内罐4由石英制成。

由于现有的高压消解罐中的内罐多采用聚四氟乙烯制成，由于聚四氟乙烯材质的致密性不高，因此高温高压的环境中，即在温度高于220℃或压力大于5mpa时，内罐很容易发生变形，从而使内罐中的酸液泄漏，不仅损失样品，而且缩短了内罐的使用寿命。而本发明中的内罐4采用石英材质制成，由于石英材质的致密性高，因此使内罐的稳定性好、不易发生变形，从而提高其使用寿命。

进一步地，如图3和4所示，内罐4的罐口处设置有唇形结构41，内罐4的底部构造为球形。

具体地，唇形结构41根据断面形状可分为y形、v形、u形、l形等。如图4所示，唇型结构41的断面为v形。唇形结构41具有自封作用，它依靠唇部紧贴密封耦合件表面，阻塞泄漏通道而获得密封效果。由于唇形结构41的密封压紧力是随介质压力的改变而变化的，因此工作中始终时随介质压力的变化，既能保证足够的密封压紧力，又不至于产生过大的摩擦力。

此外，内罐4的底部为球形结构，使得内罐4中的样品和酸液更容易聚集，从而使样品和酸液的接触更充分、使样品消解的更彻底。

在本实施例中，内罐4的顶端从上到下依次设置有聚四氟乙烯密封垫6、石英密封塞7和聚四氟乙烯压垫8。

其中，聚四氟乙烯密封垫6为o形密封垫，石英密封塞7构造为t形，石英密封塞7的下端穿过聚四氟乙烯密封垫6并设置在内罐4中。即内罐4的罐口处设置有三级密封措施，以保证内罐4的密封性。

在一个实施例中，内罐4与外罐2之间设置有保护支架5，保护支架5由聚四氟乙烯制成。

具体地，保护支架5构造为圆桶状，保护支架5内部的底面构造为与内罐4的底部相配合的球形底面。

保护支架5采用聚四氟乙烯制成，因此在受热时会发生膨胀变形，一方面通过变形能够抵消部分来自内罐4的压力，对内罐4起到保护的作用；另一方面，通过其变形能够使保护支架5与内罐4和外罐2之间的贴合更紧密，更有利于内罐4的密封，防止内罐4中酸气发生泄漏。

此外，保护支架5外部的底面为平面，可稳定地放置于外罐2中；如图5所示，其内部的底面为与内罐4的底部相配合的球形结构，能够与内罐4紧密接触，对内罐4起到更好的保护作用。

在本实施例中，保护支架5的底部设置有卸样孔51。

可选地，卸样孔51为圆孔，卸样孔52的轴线与保护支架51的轴线重合，当样品消解完毕后，由于保护支架5产生了变形，因此可将圆棒插入卸样孔51中并将内罐4顶出，使内罐4和保护支架5能够轻松地分离开来。

在一个实施例中，盖体1的内壁上设置有向内侧凸起的盖体卡头11，外罐2的外壁上设置有向外侧凸起的外罐卡头21，盖体卡头11与外罐卡头21相互卡合。

进一步地，盖体卡头11和外罐卡头21的数量相同，且均为2-6个；盖体卡头11沿盖体1的圆周面等间距分布，外罐卡头21沿外罐2的圆周面等间距分布。

如图1所示，盖体1的内壁上设置有4个盖体卡头11，外罐2的外壁上设置有4个外罐卡头21。盖体卡头11和外罐卡头21均为环形结构，且每个盖体卡头11的圆心角均为40°，每个外罐卡头21的圆心角均为40°。

当盖体1与外罐2进行卡合时，盖体卡头11先放置于两个外罐卡头21之间，随后转动盖体1，使每个盖体卡口11分别与一个外罐卡头21相重合，即可方便快速地完成盖体1和外罐2的卡合。

进一步地，如图6所示，外罐2的底部设置有固定孔22，固定孔22为方孔。在对高压密封罐进行密封或者在开启盖体1时，通过固定孔22能将外罐2固定，从而方便密封或者开启盖体1，使用更方便，并且矩形的方孔更容易进行固定和拆卸。

在本实施例中，盖体1的顶部设置有压力螺栓3，压力螺栓3上设置有扭力插孔31；压力螺栓3的底端与聚四氟乙烯密封垫6的顶端相接触。

在将盖体1与外罐2进行卡合后，将扭力棒插入扭力插孔31中，并旋转扭力棒，可快速完成盖体1和外罐2的扣合以及对内罐4的压力密封，能够避免前期处理的中繁重的拧盖密封的工作，从而节约了样品的前处理操作时间。

在一个实施例中，盖体1、外罐2以及压力螺栓3均由不锈钢或合金材料制成，且盖体1、外罐2以及压力螺栓3的外表面均设置有聚四氟乙烯涂层，以实现防腐的功能。

本发明提供的高压消解罐具体使用方法：

首先，称取一定量的原油样品放入内罐4中，并向内罐4中加入适量的强酸；

其次，依次在内罐4上放置聚四氟乙烯密封垫6和石英密封塞7后，将内罐4放入到保护支架5中；

再次，将外罐2通过固定孔22固定后，将保护支架5放入外罐2中，并在石英密封塞7上放置聚四氟乙烯压块8；

最后，将盖体1与外罐2扣合，用扭力棒旋拧压力螺栓3，直至拧紧即可完成盖体1与外罐2的扣合以及对内罐4的压力密封。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。