CN101000317A - 用于测量反应热效应的催化反应系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量反应热效应的催化反应系统，由六个三通球阀、液体/气体进样单元(1)、催化剂再生单元(2)、产物分析单元(3)、载气输送单元(4)、催化反应单元(5)和反应热效应测量单元(6)组成，各单元之间采用管道联通。通过六个三通球阀的配合切换，能够分别实现催化剂原位活化、液体/气体样品催化反应、催化剂再生、反应热效应测量四种功能。本发明系统操作方便、简单，测量准确，能够为研究有关催化剂的性质和催化反应的历程提供资料和信息，为石油化工、环境保护、生物医药、航空航天等领域的多相催化反应提供依据。

Description

用于测量反应热效应的催化反应系统

技术领域

本发明涉及一种催化反应装置，更特别地说，是指一种用于测量反应热效应的催化反应系统。

背景技术

在研究多相催化反应过程中，都会面临催化剂活性评价和催化反应动力学参数计算的问题，有时针对某个特殊领域(如航空航天燃料)还需要测量目标物发生反应产生的热效应。

研究多相催化反应动力学的问题，实验室工作是十分重要的，因为多相催化反应的速率迄今只能通过实验测定，而不能由理论预示。建立一套有效、操作方便的实验室催化反应装置是基础的，也是关键的。

与一般的反应器分类一样，多相催化反应器也可区分为三大类：间歇反应器、流动反应器和脉冲反应器。其中，流动反应器是以固体催化剂预先均匀地堆积在反应器中和反应气体连续通过催化剂床为特征，根据反应气体的流动方式，又可分为固定床和循环流动反应器。根据转化率的大小，固定床反应器区分为两种类型：转化率较大的称为积分反应器和转化率较小的称为微分反应器，一般以转化率约为5％为这两种反应器的划分标准。

从动力学的观点，积分反应器的优点是仪器设备比较简单和不要求高灵敏度的分析方法，但其突出的缺点表现在催化剂床的等温性差。微分反应器催化剂床层的等温性比较容易控制，但需要高灵敏度的分析方法和转化率低不利于不同动力学模型间的统计判别。因此，应根据实际反应体系和研究目的对这两种反应器加以选择采用或同时采用相辅相成。

目前，催化反应装置都是只用于催化反应研究，不同时具备反应热效应测量的功能。此外，在催化剂活性评价实验时人们会遇到催化剂积碳引起的催化剂失活的问题，催化剂失活后通常被废弃或者需要从催化装置上取出进行再生处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种用于开展催化反应研究，同时能够测量催化反应热效应的催化装置。

本发明是一种用于测量反应热效应的催化反应系统，由六个三通球阀、液体/气体进样单元、催化剂再生单元、产物分析单元、载气输送单元、催化反应单元和反应热效应测量单元组成，各单元之间采用管道联通。在本发明中，通过多模式组合的模块化形成的模块有四个，即(A)液体/气体进样单元、产物分析单元、载气输送单元和催化反应单元形成催化反应模块。(B)液体/气体进样单元、载气输送单元、催化反应单元和反应热效应测量单元形成反应热效应测量模块。(C)催化剂再生单元和催化反应单元形成催化剂再生模块。(D)载气输送单元和催化反应单元形成催化剂原位活化模块。

本发明用于测量反应热效应的催化反应系统的优点在于：(1)通过多模式组合的模块化形成用于开展催化反应研究，还能够测量催化反应热效应的催化装置；(2)通过多个三通球阀的配合切换，就可实现催化剂原位活化、液体/气体样品催化反应(评价催化剂的活性)、催化剂再生、反应热效应测量四种功能；(3)催化反应单元5中的加热控制装置52能够使反应炉51的恒温区域长达440mm，有效地保障了反应发生的等温性；(4)反应炉51采用多层隔热结构，使其保温性能良好，即使反应炉51达到900℃高温，反应炉51的外壳温度也在50℃以下；(5)储样瓶15所需低温外部环境由低温恒温器16提供，这样可以使储样瓶15中的液体样品产生较低的饱和蒸汽压2～10KPa，从而有效控制气体反应物的浓度和转化率，使催化反应单元5成为积分反应器或微分反应器，方便进行动力学研究；(6)储样瓶15的凹凸结构设计可以防止液体样品倒流至管路中；瓶芯105下端设计成收缩状，可以增加载气在出口处的压强，从而提高载送样品气的能力；瓶体和瓶塞104上分别设计反向对称的两对挂钩，使瓶塞104和瓶体紧密接触，确保密封严实不漏气，且在瓶内压力过大时瓶塞104不会被冲开；(7)产物分析单元3中的皂沫流量计32采用最小刻度0.1ml的滴定管改造而成，与市售皂沫流量计相比，可以较高精度地测量反应产物在进入气相色谱33分析前的实际流速，该流速用于催化反应动力学计算；(8)反应热效应测量单元6能够测量反应的热效应值，为催化反应研究提供较全面的信息；(9)催化剂再生单元2为催化反应单元5提供氧气，可以除去引起催化剂活失活的积碳，使催化剂获得再生，延长催化剂的使用寿命，保证同一催化剂开展实验研究的连续性；(10)液体/气体进样单元1包括三种进样方式，为不同状态的反应物提供各自需要的进样渠道，且不同进样方式间的切换方便、操作简便、安全。

附图说明

图1是本发明用于测量反应热效应的催化反应系统的结构示图。

图2是储样瓶的正视图。

图2A是瓶塞与瓶芯的仰视图。

图3是储样瓶的侧视图。

图4是反应炉的外部结构图。

图5是反应炉的剖视图。

图6催化裂解反应曲线。

图中：1.液体/气体进样单元     11.气样       12.玻璃转子流量计A

      13.液样                 14.平流泵     15.储样瓶      16.低温恒温循环器

      101.气体出口            102.凸部      103.凹部       104.瓶塞         105.瓶芯

      106.左下挂钩            107.左上挂钩  108.右下挂钩   109.右上挂钩     110.载气进口

      111.载气出              112.气道

2.催化剂再生单元    21.空气发生器         22.玻璃转子流量计B    3.产物分析单元

31.螺旋冷却管       32.皂沫流量计         33.气相色谱           4.载气输送单元  41.氮气瓶

42.质量流量计       5.催化反应单元        51.反应炉             52.加热控温装置

501.支架            502.上炉堵            503.反应管            504.炉膛         505.热电偶

506.手柄            507.支撑板            508.下炉堵            509.电加热       510.空气隔离层

511.保温层          6.反应热效应测量单元  71.三通球阀A          72.三通球阀B

73.三通球阀C        74.三通球阀D          75.三通球阀E          76.三通球阀F

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种用于测量反应热效应的催化反应系统，由六个三通球阀(三通球阀A71、三通球阀B 72、三通球阀C 73、三通球阀D 74、三通球阀E 75、三通球阀F 76)、液体/气体进样单元1(气样11、玻璃转子流量计A 12、液样13、平流泵14、储样瓶15、低温恒温循环器16)、催化剂再生单元2(空气发生器21、玻璃转子流量计B 22)、产物分析单元3(螺旋冷却管31、皂沫流量计32、气相色谱33)、载气输送单元4(氮气瓶41、质量流量计42)、催化反应单元5(反应炉51、加热控温装置52)和反应热效应测量单元6组成，各单元之间采用管道联通。

在本发明中，通过多模式组合的模块化形成用于开展催化反应研究，还能够测量催化反应热效应的催化装置。(A)液体/气体进样单元1、产物分析单元3、载气输送单元4和催化反应单元5形成催化反应模块。(B)液体/气体进样单元1、载气输送单元4、催化反应单元5和反应热效应测量单元6形成反应热效应测量模块。(C)催化剂再生单元2和催化反应单元5形成催化剂再生模块。(D)载气输送单元4和催化反应单元5形成催化剂原位活化模块。

三通球阀A 71的一个进口与催化剂再生单元2的输出端联通，三通球阀A 71的另一个进口与三通球阀B 72的出口联通，三通球阀A 71的出口与三通球阀C 73的一个进口联通；所述催化剂再生单元2包括有空气发生器21和玻璃转子流量计B22，空气发生器21的输出端与玻璃转子流量计B 22联通。所述玻璃转子流量计B22输出的空气流速为100～200ml/min，空气压力一般为常压0.1MPa。

三通球阀B 72的一个进口与液体/气体进样单元1的玻璃转子流量计A 12的输出端联通，三通球阀B 72的另一个进口与液体/气体进样单元1的平流泵14输出端联通；液体/气体进样单元1包括有气样11、玻璃转子流量计A 12、液样13、平流泵14、储样瓶15和低温恒温循环器16，气样11输入至玻璃转子流量计A 12中，液样13输入至平流泵14中，储样瓶15的2/3部分放置于低温恒温循环器16的恒温浴中；所述低温恒温循环器16中的恒温浴为去离子水和乙二醇组成，其体积比为1∶1，使用温度范围-10℃～0℃。

在本发明中，储样瓶15由瓶塞104、瓶体、瓶芯105组成，所述瓶塞104与瓶芯105为一体构件；所述瓶芯105的上端为载气进口110，下端为载气出口111，载气出口111端端部设有收缩部108；所述瓶塞104为中空结构，瓶芯105穿过其中心，瓶芯105的外壁与瓶塞104的内壁之间为气道112，气道112用于载气和样品气通过，并从气体出口101输出，在瓶塞104的瓶塞体上对称设有左上挂钩107、右上挂钩109(左上挂钩107与左下挂钩106装配在同一直线上，右上挂钩109与右下挂钩108装配在同一直线上)；所述瓶芯105的载气出口111端置于储样瓶15内；所述瓶体上设有凸部102、凹部103，瓶体外表面对称设有左下挂钩106、右下挂钩108(左上挂钩107与左下挂钩106装配在同一直线上，右上挂钩109与右下挂钩108装配在同一直线上)。在本发明中，设计上下反向装配的挂钩(左上挂钩107、左下挂钩106、右上挂钩109、右下挂钩108)，在使用时可在左上挂钩107与左下挂钩106和右上挂钩109与右下挂钩108之间分别套上如橡皮筋、绳子等工具，使瓶塞104和瓶体紧密接触，确保密封严实不漏气，且在瓶内压力过大时瓶塞104不会被冲开。使用时瓶芯105插入储样瓶15中盛放的样品液体(如正己烷、环己烷等)的液面下，载气(氮气)从载气进口110通过瓶芯105到液体样品里鼓泡，再带着液面上方液体样品的饱和蒸汽从瓶塞104的气体出口101输出，并经三通球阀D 74、三通球阀C 73后至催化反应单元5。

三通球阀C 73的另一个进口与三通球阀D 74的出口联通，三通球阀C 73的出口与催化反应单元5中的反应炉51联通；所述催化反应单元5包括有反应炉51和加热控温装置52，加热控温装置52(长春方锐科技有限公司生产，型号GX-1000A)用于控制反应炉51的反应温度，反应温度范围为400℃～900℃；参见图4、图5所示，Z字形支架501一端固定在炉壳上端面上，另一端通过设有的半圆形凹槽卡紧反应管503，实现反应管503垂直放置在反应炉51的炉膛504内，反应管503的管表面轴向等间距排列有用于监测反应炉51轴向温度分布的14支热电偶；炉壳的一侧面上轴向等间路安装有五支热电偶505，炉壳体上对称设有用于搬动反应炉51的手柄506；反应炉51采用双层隔热结构具有良好的保温性能，双层隔热结构由空气隔离层510和保温层511组成，其中保温层511由一层硅酸铝纤维保温棉、一层高温耐火砖、一层硅酸铝纤维保温棉交替叠加构成多层结构。保温层511内壁与炉膛504外壁之间安装有电加热丝509(HRE高温铁-铬-铝电热合金丝，钢花牌)。炉膛504的上下端部分别安装有上炉堵502、下炉堵508，在反应炉51底部安装支撑板507对下炉堵508进行支撑保护。

在本发明中，反应热效应测量单元6先采集安装在反应管503管表的14支热电偶的温度信号，然后通过仪表显示出温度值，这样可以对反应过程温度进行实时监测，从而可以在进行催化反应的同时，对反应热效应进行准确评价。

三通球阀D 74的一个进口与液体/气体进样单元1的储样瓶15的气体出口101联通，三通球阀D 74的另一个进口与三通球阀E 75的一个出口联通。

三通球阀E 75的另一个出口与液体/气体进样单元1的储样瓶15的载气进口110联通，三通球阀E 75的进口与载气输送单元4的质量流量计42输出端联通；所述载气输送单元4包括有氮气瓶41(载气源)和质量流量计42，质量流量计42输出的氮气流速为10～200ml/min，氮气压力一般为常压0.1MPa。

三通球阀F 76的进口与产物分析单元3的螺旋冷却管31的输出端联通，三通球阀F 76的一个出口与皂沫流量计32联通，三通球阀F 76的另一个出口与气相色谱33联通。产物分析单元3包括有螺旋冷却管31、皂沫流量计32和气相色谱33，在本发明中，螺旋冷却管31有两个，其中，一个置于常温水中，另一个置于大气中。置于水中的螺旋冷却管与反应炉51出口联通，冷却高温反应后的气体；置于大气中的螺旋冷却管与置于水中的螺旋冷却管通过一导管联通，用于进一步冷却反应产物，使其温度达到室温，这样，通过直接测量室温便可以获得进入气相色谱33的反应产物的温度，从而便于催化反应动力学参数的计算。另一方面可以保护气相色谱33的六通阀不受高温气体热损。

本发明的用于测量反应热效应的催化反应系统，可以实现催化剂原位活化、液体/气体样品催化反应(评价催化剂的活性)、催化剂再生、反应热效应测量四种功能组合。

(一)催化剂原位活化

催化反应进行前，需要先对催化剂原位活化，即在加热控温装置52的温度控制下持续通入惰性气体(例如，N₂)将催化剂中的水分和杂质除去。具体操作如下：

N₂在质量流量计42的控制下以流速10～100ml/min进入温度为550℃的反应炉51，持续不断地通过反应管503内的催化剂床层(2h～6h)赶走催化剂中的水分和杂质来活化催化剂，经皂沫流量计32测量实际流速15～120ml/min，三通球阀76切换后，进气相色谱33排空。

(二)液体/气体样品催化反应

当使用液体样品13作为催化反应的反应物时，具体操作如下：

液体样品13在平流泵14的控制下压力0.1MPa和流速1～10ml/min与载气N₂汇合，进入反应炉51发生催化反应，从反应炉51出来的产物经螺旋冷却管31冷却后，进入气相色谱33中进行分析，并将分析数据输出。输出的数据可以用于在计算机(计算机内存储有色谱工作站软件)中进行相关性的解析或其它处理。

当使用气体样品11作为催化反应的反应物时，具体操作如下：

气体样品11在玻璃转子流量计A 12的控制下压力0.1MPa和流速10～500mml/min与载气N₂汇合，进入反应炉51发生催化反应，从反应炉51出来的产物经螺旋冷却管31冷却后，进入气相色谱33中进行分析，并将分析数据输出。输出的数据可以用于在计算机(计算机内存储有色谱工作站软件)中进行相关性的解析或其它处理。

当使用液体的饱和蒸汽作为催化反应的反应物时，具体操作如下：

盛有液体样品的储样瓶15置于低温恒温循环器16中，载气N₂在质量流量计42的流速控制下由储样瓶15上端载气进口110通入液体样品中，带着液体在低温恒温浴温度下的饱和蒸汽(该温度下的蒸汽压P)从储样瓶15的气体出口101经三通球阀74、三通球阀73进入反应炉51发生催化反应，反应产物经螺旋冷却管31冷却至室温T后，先由皂沫流量计32测量实际流速V，再经三通球阀76的切换，进到气相色谱33中进行在线分析。在本发明中，在线分析是指对反应产物进行实时连续的分析，而不是对反应产物先收集，再分析。

由皂沫流量计精确测量的催化产物的流速V、室温T、低温下液体样品的饱和蒸汽压P和液体样品的摩尔质量M，根据公式

计算接触时间τ研究多相催化反应动力学中的信息，如确定反应级数、计算表观速率常数、表观活化能等。

(三)催化剂再生

当催化剂因积碳而失去活性时，需要对催化剂进行再生处理。具体操作如下：

空气发生器21产生的空气在玻璃转子流量计B 22的控制下，以流速60～180ml/min进入温度为550℃的反应炉51，空气中的氧气持续通过反应炉51可以将引起催化剂失活的积碳转变为二氧化碳除去，从而使催化剂获得再生。

(四)反应热效应测量

反应热效应测量单元6的具体测量方法如下：根据热力学中的Tian’s方程推导出Ω＝∑Ω_i＝K∑T_i ^＝＝K∑T_i，式中，Ω为整个反应管的总吸热/放热功率(W)，∑T_i为整个反应管的总稳态温度(℃)，∑T_i由反应管上分布的热电偶测得；以准确的电能方式给量热装置提供一个恒定的热功率Ω，可由恒定的热功率Ω和相应的整个反应管内的总稳态温度∑T_i之比，求得反应炉51的量热常数K，已知了不同温度下的仪器常数K后，可由任一热效应过程所相对应的整个反应管内的总的稳态温度∑T_i来计算任一热效应过程的整个反应管内的总热功率Ω。

实施例 1：正己烷的催化裂解反应

以反应物正己烷(分析纯)为例，在自行合成的某MeAPO-5分子筛催化剂上发生催化裂解反应。反应温度450℃，室温21℃；盛有正己烷的储样瓶在-4℃的低温恒温浴中，此温度下正己烷的饱和蒸汽压计算得4.87 kPa；动力学研究要求转化率不要太高(＜10％)，由质量流量计42控制进入储样瓶15的N₂的流速，皂沫流量计32测定反应产物进入气相色谱33前的实际流速，流速分别为10、12.5、19、19.5、20 ml/min；450℃下MeAPO-5上正己烷催化裂解反应动力学数据见表1，催化裂解反应曲线见图6所示。接触时间τ的计算见公式： $\mathrm{\τ}=\frac{m_{\mathrm{catalysis}}}{m_{\mathrm{hexane}}}.$

式中， $m_{\mathrm{hexane}}=\frac{\mathrm{PVM}}{\mathrm{RT}}$ ，P＝4.87 kPa，V＝10、12.5、19、19.5、20ml/min，

M＝86.18 g/mol，R＝8.314J·mol^-1·K^-1，T＝21+273＝294K。

表1  450℃下MeAPO-5上正己烷催化裂解反应动力学数据

流速V(ml/min)	10	12.5	19	19.5	20
						接触时间τ(g·min·g-1)	186.567	133.253	111.044	95.181	83.283
反应转化率x(％)	11.4719	6.6739	4.4662	3.0888	2.5438
						-ln(1-x)	0.1218	0.0690	0.0457	0.0314	0.0257

图6中催化裂解反应曲线的线性相关系数为0.9853，标准偏差为0.0077，该反应为一级反应，反应的表观速率常数为0.0012min^-1。

对照标准气体的色谱图确定催化裂解产物分别为：乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、异丁烷、正丁烷、顺丁烯。各产物的选择性见表2所示。

表2 450℃下MeAPO-5上正己烷催化裂解反应产物及其选择性

流速(ml/min)	选择性(％)
								乙烷	乙烯	丙烷	丙烯	异丁烷	正丁烷	顺丁烯
	10	2.469	5.006	24.289	31.781	8.193	19.750								10.513
12.5								2.360	6.267	25.601	41.042	7.113	6.701	10.918
	19	2.559	5.528	24.099	42.924	6.698	8.199								10.013
19.5								3.640	2.288	23.199	41.247	5.632	12.148	11.886
	20	2.062	3.907	23.183	47.077	4.346	8.698								10.747

由表2可见，各流速下产物中均是丙烯含量最高，其次是丙烷，符合催化裂解的碳正离子机理。如果只有初级反应发生，丙烯和丙烷的含量应是1∶1，而表2中丙烯含量均比丙烷高，说明正己烷还发生了次级反应。此外，产物中有乙烷就有顺丁烯，有乙烯就有正丁烷，这种产物分布也是催化裂解碳正离子机理的体现。异丁烷的存在说明催化裂解反应过程伴随有正丁烷的异构反应和氢转移。

在450℃基础上，继续开展了500℃和550℃下MeAPO-5上正己烷的催化裂解反应，研究表明，反应的表观速率常数分别为0.0018min^-1和0.0026min^-1，裂解反应直线的线性相关系数均在0.99以上。在550℃时通过减少流速来提高反应转化率至30.5％，导致催化剂积碳失活，通过A71、三通球阀C73切换到催化剂再生单元2，100ml/min空气流速下再生8h后，开展450℃下的同样条件的反应，获得了与图6基本相同的结果。

可见，本发明的催化反应装置设计合理、正确，能够满足多相催化反应动力学的研究、催化剂的评价和再生。

实施例2：热效应的测量

选择一种比较简单、经济的纯物质氮气作为样品，于600℃下在装置上测量氮气的热效应，氮气流量400ml/min。同时，依据氮气的恒压热容公式计算其一定温度变化下的理论热沉，通过对比氮气热效应的测定值和理论值来检测仪器的精确度。

氮气理论热沉计算如下：

$\mathrm{\ΔH}=Q_p={\∫}_{T_1}^{T_2}{C}_p\mathrm{dT}={\∫}_{T_1}^{T_2}(a+\mathrm{bT}+{\mathrm{cT}}^2)\mathrm{dT}=a(T_2-T_1)+\frac{b}{2}(T_2^2-T_1^2)+\frac{c}{3}(T_2^3-T_1^3)$

式中，a＝27.32J·mol^-1·K^-1，b＝6.226×10^-3J·mol^-1·K^-2，c＝-0.9502×10^-6J·mol^-1·K^-3，适用温度范围273～3800K；T₁＝295.19K，T₂＝873.19K。将数据代入公式得氮气理论热沉为0.632MJ/Kg。

600℃时反应炉51的量热常数K＝0.3772W/℃，计算得：

Ω＝K×∑T_i＝0.3772W/℃×14℃＝5.2808W

$\mathrm{\ΔH}=\frac{\mathrm{\Ω}}{F_v\mathrm{\ρ}}=\frac{5.2808W}{0.4l/\min \×1.2506g/l}=0.633\mathrm{MJ}/\mathrm{kg}$

氮气热沉的实验测定值为0.633MJ/Kg，与上述理论值非常接近，则本发明的催化反应装置所包括的热效应测量装置精度较高，量热结果可靠。

Claims (10)

1、一种用于测量反应热效应的催化反应系统，其特征在于：由三通球阀A(71)、三通球阀B(72)、三通球阀C(73)、三通球阀D(74)、三通球阀E(75)、三通球阀F(76)、气样(11)、玻璃转子流量计A(12)、液样(13)、平流泵(14)、储样瓶(15)、低温恒温循环器(16)、空气发生器(21)、玻璃转子流量计B(22)、螺旋冷却管(31)、皂沫流量计(32)、气相色谱(33)、氮气瓶(41)、质量流量计(42)、反应炉(51)、加热控温装置(52)和反应热效应测量单元(6)组成，各单元之间采用管道联通；

气样(11)、玻璃转子流量计A(12)、液样(13)、平流泵(14)、储样瓶(15)和低温恒温循环器(16)构成液体/气体进样单元(1)；

空气发生器(21)和玻璃转子流量计B(22)构成催化剂再生单元(2)；

螺旋冷却管(31)、皂沫流量计(32)、气相色谱(33)和三通球阀F(76)构成产物分析单元(3)；

氮气瓶(41)和质量流量计(42)构成载气输送单元(4)；

反应炉(51)和加热控温装置(52)构成催化反应单元(5)；

三通球阀A(71)的一个进口与催化剂再生单元(2)的输出端联通，三通球阀A(71)的另一个进口与三通球阀B(72)的出口联通，三通球阀A(71)的出口与三通球阀C(73)的一个进口联通；

三通球阀B(72)的一个进口与液体/气体进样单元(1)的玻璃转子流量计A(12)的输出端联通，三通球阀B(72)的另一个进口与液体/气体进样单元(1)的平流泵(14)输出端联通；

三通球阀C(73)的另一个进口与三通球阀D(74)的出口联通，三通球阀C(73)的出口与催化反应单元(5)中的反应炉(51)联通；

三通球阀D(74)的一个进口与液体/气体进样单元(1)的储样瓶(15)的气体出口(101)联通，三通球阀D(74)的另一个进口与三通球阀E(75)的一个出口联通；

三通球阀E(75)的另一个出口与液体/气体进样单元(1)的储样瓶(15)的载气进口(110)联通，三通球阀E(75)的进口与载气输送单元(4)的质量流量计(42)输出端联通；

三通球阀F(76)的进口与产物分析单元(3)的螺旋冷却管(31)的输出端联通，三通球阀F(76)的一个出口与皂沫流量计(32)联通，三通球阀F(76)的另一个出口与气相色谱(33)联通。

2、根据权利要求1所述的用于测量反应热效应的催化反应系统，其特征在于：液体/气体进样单元(1)包括有气样(11)、玻璃转子流量计A(12)、液样(13)、平流泵(14)、储样瓶(15)和低温恒温循环器(16)，气样(11)输入至玻璃转子流量计A(12)中，液样(13)输入至平流泵(14)中，储样瓶(15)的2/3部分放置于低温恒温循环器(16)的恒温浴中；所述低温恒温循环器(16)中的恒温浴为去离子水和乙二醇组成，其体积比为1∶1，使用温度范围-10℃～0℃；

储样瓶(15)由瓶塞(104)、瓶体、瓶芯(105)组成，所述瓶塞(104)与瓶芯(105)为一体构件；所述瓶芯(105)的上端为载气进口(110)，下端为载气出口(111)，载气出口(111)端端部设有收缩部(108)；所述瓶塞(104)为中空结构，瓶芯(105)穿过其中心，瓶芯(105)的外壁与瓶塞(104)的内壁之间为气道(112)，气道(112)用于载气和样品气通过，并从气体出口(101)输出，在瓶塞(104)的瓶塞体上对称设有左上挂钩(107)、右上挂钩(109)；所述瓶芯(105)的载气出口(111)端置于储样瓶(15)内；所述瓶体上设有凸部(102)、凹部(103)，瓶体外表面对称设有左下挂钩(106)、右下挂钩(108)。

3、根据权利要求1所述的用于测量反应热效应的催化反应系统，其特征在于：催化剂再生单元(2)包括有空气发生器(21)和玻璃转子流量计B(22)，空气发生器(21)的输出端与玻璃转子流量计B(22)联通；所述玻璃转子流量计B(22)输出的空气流速为100～200ml/min，空气压力一般为常压0.1MPa。

4、根据权利要求1所述的用于测量反应热效应的催化反应系统，其特征在于：产物分析单元(3)包括有螺旋冷却管(31)、皂沫流量计(32)和气相色谱(33)；所述置于水中的螺旋冷却管与反应炉(51)出口联通，冷却高温反应后的气体；置于大气中的螺旋冷却管与置于水中的螺旋冷却管通过一导管联通。

5、根据权利要求1所述的用于测量反应热效应的催化反应系统，其特征在于：载气输送单元(4)包括有氮气瓶(41)和质量流量计(42)，质量流量计(42)输出的氮气流速为10～200ml/min，氮气压力一般为常压0.1MPa。

6、根据权利要求1所述的用于测量反应热效应的催化反应系统，其特征在于：催化反应单元(5)包括有反应炉(51)和加热控温装置(52)，加热控温装置(52)用于控制反应炉(51)的反应温度，反应温度范围为400℃～900℃；Z字形支架(501)一端固定在炉壳上端面上，另一端通过设有的半圆形凹槽卡紧反应管(503)，实现反应管(503)垂直放置在反应炉(51)的炉膛(504)内，反应管(503)的管表面轴向等间距排列有用于监测反应炉(51)轴向温度分布的(14)支热电偶；炉壳的一侧面上轴向等间路安装有五支热电偶(505)，炉壳体上对称设有用于搬动反应炉(51)的手柄(506)；反应炉(51)采用双层隔热结构具有良好的保温性能，双层隔热结构由空气隔离层(510)和保温层(511)组成，其中保温层(511)由一层硅酸铝纤维保温棉、一层高温耐火砖、一层硅酸铝纤维保温棉交替叠加构成多层结构；保温层(511)内壁与炉膛(504)外壁之间安装有电加热丝(509)；炉膛(504)的上下端部分别安装有上炉堵(502)、下炉堵(508)，在反应炉(51)底部安装支撑板(507)对下炉堵(508)进行支撑保护。

7、根据权利要求1所述的用于测量反应热效应的催化反应系统，其特征在于：液体/气体进样单元(1)、产物分析单元(3)、载气输送单元(4)和催化反应单元(5)形成催化反应模块。

8、根据权利要求1所述的用于测量反应热效应的催化反应系统，其特征在于：液体/气体进样单元(1)、载气输送单元(4)、催化反应单元(5)和反应热效应测量单元(6)形成反应热效应测量模块。

9、根据权利要求1所述的用于测量反应热效应的催化反应系统，其特征在于：催化剂再生单元(2)和催化反应单元(5)形成催化剂再生模块。

10、根据权利要求1所述的用于测量反应热效应的催化反应系统，其特征在于：载气输送单元(4)和催化反应单元(5)形成催化剂原位活化模块。

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