二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液及其制備裝置和方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液及其制備裝置和方法，涉及新動力能源技術。二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液其組分按質量比：納米聚能流體：1；高壓二氧化碳：3?4；所述的納米聚能流體由納米鎂粒子、納米鋁粒子、納米過氧化鈉粒子等納米級聚能粒子以及分散劑、表面活性劑、二氧化碳增稠劑按照質量比3：2：1：0.01：0.01：0.05調制而成；所述的高壓二氧化碳是液態或超臨界態二氧化碳基液。本裝置結構簡單，生產容易，價格經濟；使用的是工業廢料，有利于節能減排；利用二氧化碳基納米聚能混相泡沫的爆燃產生的沖擊波和二氧化碳相變膨脹壓力，形成動靜組合荷載。

Carbon dioxide based nano shaped mixed phase foam emulsion and preparation device and method thereof

The invention discloses a carbon dioxide based nano energetic mixed phase foam emulsion and a preparation device and a method thereof, relating to the new power energy technology. Carbon based nano emulsion foam shaped miscible components according to the mass ratio of nano fluid energy: 1; high pressure carbon dioxide: 3 4; the nano fluid shaped by nano particles of magnesium, aluminium nanoparticles, nano particles and nano particle shaped sodium peroxide and dispersing agent, surface active agent, thickening agent, carbon dioxide according to the mass ratio of 3:2:1:0.01:0.01:0.05 modulation; high pressure carbon dioxide which is a liquid or supercritical carbon dioxide fluid. This device has the advantages of simple structure, easy production, the price of economy; is the use of industrial waste, is conducive to energy saving and emission reduction; mixed phase deflagration foam produced by carbon dioxide based nano energy shock wave and carbon dioxide phase expansion pressure, the formation of static load.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及新動力能源技術，尤其涉及一種二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液及其制備裝置和方法；混相泡沫乳化液作為源動力基液，可應用于礦山、隧道、地下巖體工程開挖、爆破巖、人工可控震源等領域，作為壓裂液或傳熱媒介也可應用于地層資源開發有關壓裂增滲、驅替、高溫裂解和傳質轉熱等領域。
技術介紹
納米流體是1995年美國Argonne國家實驗室的choi等首次提出的概念，即以一定的方式和比例在液體中添加納米顆粒，形成均勻、穩定的懸浮液。因納米流體的優異特性使其在能源、化工和微電子等許多領域具有潛在的應用前景，成為新型材料、傳熱介質和儲能工質等多個領域的研究熱點。水基泡沫液以水作分散介質，氣體作分散相，表面活性劑作起泡配成的壓裂液。水可用淡水、鹽水和稠化水；氣可用二氧化碳、氮氣和天然氣；起泡劑可用烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基硫酸鹽和JP型非離子表面活性劑。泡沫壓裂液的特點是低私度（但懸粘能力強）、低摩阻、低濾失量和低含水量，壓裂后易于返排，對地層污資少。
技術實現思路
為解決當前水力壓裂液動能不足，而常規炸藥高能氣體爆破壓裂污染環境、危險度高等問題，本專利技術的目的就在于克服現有技術存在缺點和不足，提供一種二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液及其制備裝置和方法。二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液在外界點火作用下會產生爆燃，形成高溫高壓環境，能夠應用在礦石、隧道、地下巖體工程爆破和人工可控震源等領域，提供了一種新的動力能源，也可為深部地層壓裂、驅替、高溫裂解和傳熱傳質工藝提供良好工介。本專利技術的目的是這樣實現的：和水基泡沫液不同的是，本專利技術以二氧化碳為基液，采用先進的納米科技制備納米聚能流體，將二氧化碳基液和納米聚能流體采用靜態混合器技術制備分散性能和穩定性良好的二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液。制備的二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液是一種高能流體，在外界點火等刺激下會產生爆燃，形成高溫高壓環境，能夠應用在礦石、隧道、地下巖體工程爆破、人工可控震源和地層壓裂等領域，作為動力能源。具體地說：一、二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液（簡稱混相泡沫乳化液）組分按質量比：納米聚能流體：1；高壓二氧化碳：3-4；注入靜態混合器制備而成；所述的納米聚能流體由納米鎂粒子、納米鋁粒子、納米過氧化鈉粒子等納米級聚能粒子以及分散劑、表面活性劑、二氧化碳增稠劑按照質量比3：2：1：0.01：0.01：0.05調制而成；所述的高壓二氧化碳是液態或超臨界態二氧化碳基液。二、混相泡沫乳化液制備裝置（簡稱裝置）本裝置包括納米聚能流體、高壓二氧化碳、A增壓計量泵、B增壓計量泵、第1閥門、第2閥門、第3閥門、活塞、高壓二氧化碳存儲器、納米聚能流體存儲器、第4閥門、第1電磁閥、第2電磁閥、第3電磁閥、靜態混合器、單向閥和高壓混相泡沫乳化液存儲器；其位置和連接關系是：納米聚能流體、A增壓計量泵、第1閥門、第4閥門和納米聚能流體存儲器依次連通；高壓二氧化碳、B增壓計量泵、第2閥門、第3閥門和高壓二氧化碳存儲器依次連通；在高壓二氧化碳存儲器內設置有納米聚能流體存儲器，在納米聚能流體存儲器的內部設置有活塞；納米聚能流體存儲器的出口與第2電磁閥連通；在納米聚能流體存儲器的邊緣處設置有2個高壓二氧化碳存儲器的出口，并分別與第1電磁閥和第3電磁閥連通；第1電磁閥、第2電磁閥和第3電磁閥的另一端都與靜態混合器通；靜態混合器、單向閥和高壓混相泡沫乳化液存儲器依次連通。三、混相泡沫乳化液的制備方法（簡稱方法）本方法包括下列步驟：①納米聚能流體的制備選取納米鎂粒子、納米鋁粒子、納米過氧化鈉粒子等高能納米級聚能粒子中的一種或幾種裝入容器，再按照比例添加分散劑、表面活性劑、二氧化碳增稠劑，經過超聲波震蕩或機械攪拌形成納米聚能流體；②原料裝罐將已制備好的納米聚能流體和高壓二氧化碳分別注入相應的罐體；③加壓注入儲存器將納米聚能流體和高壓二氧化碳經增壓計量泵增壓分別注入納米聚能流體存儲器和高壓二氧化碳存儲器；④原料混合開啟第1、2、3電磁閥使得高壓狀態的二氧化碳和納米聚能流體流入靜態混合器15，從而產生二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液，再經單向閥門16進入聚能混相泡沫乳化液存儲器。本專利技術具有下列優點和積極效果：①裝置結構簡單，生產容易，價格經濟；②使用的是工業廢料，例如二氧化碳等原材料，有利于節能減排；③利用二氧化碳基納米聚能混相泡沫的爆燃產生的沖擊波和二氧化碳相變膨脹壓力，形成動靜組合荷載。附圖說明：圖1是本制備裝置的結構示意圖；圖中：1—納米聚能流體；2—高壓二氧化碳；3—A增壓計量泵；4—B增壓計量泵；5—第1閥門；6—第2閥門；7—第3閥門；8—活塞；9—高壓二氧化碳存儲器；10—納米聚能流體存儲器；11—第4閥門；12—第1電磁閥；13—第2電磁閥；14—第3電磁閥；15—靜態混合器；16—單向閥；17—高壓混相泡沫乳化液存儲器。具體實施方式下面結合附圖和實施例詳細說明：一、裝置1、總體本裝置包括納米聚能流體1、高壓二氧化碳2、A增壓計量泵3、B增壓計量泵4、第1閥門5、第2閥門6、第3閥門7、活塞8、高壓二氧化碳存儲器9、納米聚能流體存儲器10、第4閥門11、第1電磁閥12、第2電磁閥13、第3電磁閥14、靜態混合器15、單向閥16和高壓混相泡沫乳化液存儲器17；其位置和連接關系是：納米聚能流體1、A增壓計量泵3、第1閥門5、第4閥門11和納米聚能流體存儲器10依次連通；高壓二氧化碳2、B增壓計量泵4、第2閥門6、第3閥門7和高壓二氧化碳存儲器9依次連通；在高壓二氧化碳存儲器9內設置有納米聚能流體存儲器10，在納米聚能流體存儲器10的內部設置有活塞8；納米聚能流體存儲器10的出口與第2電磁閥13連通；在納米聚能流體存儲器10的邊緣處設置有2個高壓二氧化碳存儲器9的出口，并分別與第1電磁閥12和第3電磁閥14連通；第1電磁閥12、第2電磁閥13和第3電磁閥14的另一端都與靜態混合器15連通；靜態混合器15、單向閥16和高壓混相泡沫乳化液存儲器17依次連通。2、功能部件1）A、B增壓計量泵A、B增壓計量泵均是一種常規使用的控制流體流量和流速的設備；其功能是控制高壓二氧化碳或納米聚能流體的流速。2）高壓二氧化碳存儲器9高壓二氧化碳存儲器9是不銹鋼材質定制的存儲容器；其功能是存儲高壓二氧化碳（20MPa以上）。3）納米聚能流體存儲器10納米聚能流體存儲器10是不銹鋼材質定制的存儲容器；其功能是存儲納米聚能流體。4）第1、2、3電磁閥12、13、14第1、2、3電磁閥12、13、14均是根據需求和響應時間、流量等定制的電磁閥門；其功能是通過電信號控制高壓二氧化碳或納米聚能流體的流量及流速。5）靜態混合器15靜態混合器15是一種沒有運動部件的高效混合設備，其基本工作機理是利用固定在管內的混合單元體改變流體在管內的流動狀態，以達到不同流體之間良好分散和充分混合的目的；其功能是將高壓二氧化碳和納米聚能流體充分混合，形成混相泡沫乳化液。6）單向閥16單向閥是一種常規的不銹鋼材質的單向流動控制器件；其功能是混相泡沫只能單向流動，防治混相泡沫反串。3、工作原理本專利技術的二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液由納米聚能流體1和高壓二氧化碳2經過靜態混合器15制備而成；并采用電磁閥調節納米聚能流體1和高壓二本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液，其特征在于：組分按質量比：納米聚能流體：1；高壓二氧化碳：3?4；所述的納米聚能流體由納米鎂粒子、納米鋁粒子、納米過氧化鈉粒子以及分散劑、表面活性劑、二氧化碳增稠劑按照質量比3：2：1：0.01：0.01：0.05調制而成；所述的高壓二氧化碳是液態或超臨界態二氧化碳基液。

【技術特征摘要】
1.一種二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液，其特征在于：組分按質量比：納米聚能流體：1；高壓二氧化碳：3-4；所述的納米聚能流體由納米鎂粒子、納米鋁粒子、納米過氧化鈉粒子以及分散劑、表面活性劑、二氧化碳增稠劑按照質量比3：2：1：0.01：0.01：0.05調制而成；所述的高壓二氧化碳是液態或超臨界態二氧化碳基液。2.制備權利要求1所述二氧化碳基納米聚能混相泡沫乳化液的裝置，其特征在于：包括納米聚能流體（1）、高壓二氧化碳（2）、A增壓計量泵（3）、B增壓計量泵（4）、第1閥門（5）、第2閥門（6）、第3閥門（7）、活塞（8）、高壓二氧化碳存儲器（9）、納米聚能流體存儲器（10）、第4閥門（11）、第1電磁閥（12）、第2電磁閥（13）、第3電磁閥（14）、靜態混合器（15）、單向閥（16）和高壓混相泡沫乳化液存儲器（17）；其位置和連接關系是：納米聚能流體（1）、A增壓計量泵（3）、第1閥門（5）、第4閥門（11）和納米聚能流體存儲器（10）依次連通；高壓二氧化碳（2）、B增壓計量泵（4）、第2閥門（6）、第3閥門（7）和高壓二氧化碳存儲器（9）依次連通；在高壓二氧化碳存儲器（9）內設置有納米聚能流體存儲器（10），在納米聚能流體存儲器（...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡少斌，
申請(專利權)人：胡少斌，
類型：發明
國別省市：湖北;42