CN103599732B

CN103599732B - 一种x光高温高压催化反应炉

Info

Publication number: CN103599732B
Application number: CN201310532742.4A
Authority: CN
Inventors: 张晓哲; 孙凡飞; 姜政
Original assignee: SHENYANG MAIWEI SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shenyang Xin Technology Co., Ltd.
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: CN103599732A

Abstract

本发明提出了一种X光高温高压催化反应炉，包括：气体进口通道、炉上盖、炉腔、底座和气体出口通道，气体进口通道通过连通孔与炉腔导通，炉腔内侧设置有屏蔽层，外壁上设置有窗口和铍窗法兰，窗口和铍窗法兰之间设置有保护层，保护层包括位于外侧的镀铝铍片层和位于内侧的高分子薄膜层，屏蔽层包括与保护层对应设置的铍片。铍窗法兰、镀铝铍片层、高分子薄膜层、胶圈、炉腔及炉上盖由螺栓连接形成一密封腔体，由于高分子薄膜层设置在镀铝铍片内侧，可将催化气体与镀铝铍片隔离，因此高分子薄膜层可以保护镀铝铍片不被催化气体及催化物污染，镀铝铍片材料性能优异可以承受1MPa的反应压力并且低能X光可以顺利通过照射到催化物。

Description

一种X光高温高压催化反应炉

技术领域

本发明涉及催化炉，特别是指一种X光高温高压催化反应炉。

背景技术

目前国内大多数X光原位催化炉采用高分子薄膜材料作为窗口材料，但因高分子薄膜材料耐压及耐高温性能不佳，所以高分子薄膜作为窗口材料的X光催化反应炉，只能满足部分要求，现有的X光原位催化炉其结构如图3所示，炉上盖2、炉腔1、密封胶圈25、高分子薄膜26和密封法兰27，通过螺栓连接成一密封腔体。X光在低能区间，很容易被材料吸收，导致射线无法透入，故采用高分子薄膜材料作为窗口材料，但因高分子材料耐压及耐高温性能不佳（260℃可长期使用，400℃可瞬时使用，最高耐压为0.3MPa）。所以，高分子薄膜作为窗口材料的X光催化反应炉，对反应气体没有限制但催化反应温度不高于500℃，压力不超过0.1MPa。

目前除了高分子薄膜，还可使用纯铍片镀纳米级Al层作为窗口材料使用，但铍片价格高昂而且氧化铍粉末是剧毒物质，铍片在催化物与催化气体的作用下会很快污染，导致X光无法透入，严重时会发生铍片破裂等严重事故。

发明内容

本发明提出一种X光高温高压催化反应炉，可用于加热高温高压或有毒可燃还原性气体，并且加热效率高、加热气体温度均匀、结构简单的催化反应炉。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种X光高温高压催化反应炉，包括：气体进口通道、炉上盖、炉腔、底座和气体出口通道，气体进口通道通过连通孔与炉腔导通，炉腔内侧设置有屏蔽层，外壁上设置有窗口和铍窗法兰，窗口和铍窗法兰之间设置有保护层，保护层包括位于外侧的镀铝铍片层和位于内侧的高分子薄膜层，屏蔽层包括与保护层对应设置的铍片。

优选的，屏蔽层为不锈钢屏蔽层。

优选的，气体进口通道的外侧均匀地连接有至少一个气体进口支管。

优选的，炉上盖设置有至少一个开口，开口与气体进口支管连通。

优选的，屏蔽层包括第一屏蔽层和第二屏蔽层。

优选的，炉腔内设置有加热室，第二屏蔽层设置在加热室的外侧，第一屏蔽层设置在第二屏蔽层外侧。

优选的，第二屏蔽层设置有第二匀气孔，加热室设置有加热室入口。

优选的，第一屏蔽层与炉腔形成第一流通室，第二屏蔽层与第一屏蔽层形成第二流通室，第二屏蔽层与加热室形成第三流通室。

本发明的X光高温高压催化反应炉具有加热室、加热器和屏蔽层，加热室为筒状以确保规定的空间，屏蔽层将加热室包围在其内部，因此在对样品进行催化时，从气体入口通道进入的反应气体可以均匀的通过屏蔽层和加热室后，再从气体出口通道排出，由此进行催化过程。此种进气方式可以使反应气体更加均匀同时降低保护层处及炉腔外层的温度，同时保护操作者不被烫伤。此外，铍窗法兰、镀铝铍片层、高分子薄膜层、胶圈、炉腔及炉上盖由螺栓连接形成一密封腔体，由于高分子薄膜层设置在镀铝铍片内侧，可将催化气体与镀铝铍片隔离，因此高分子薄膜层可以保护镀铝铍片不被催化气体及催化物污染，镀铝铍片材料性能优异可以承受1MPa的反应压力并且低能X光可以顺利通过照射到催化物。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种X光高温高压催化反应炉的结构示意图；

图2为图1所示X光高温高压催化反应炉的剖面图；

图3为现有技术的结构示意图。

图中：

1、炉腔；2、炉上盖；3、气体进口通道；4、铍片法兰；5、保护层；6、铍片；7、连通口；8、底座；9、安装柱；10、样品托；11、加热器；12、第二屏蔽层；13、第一屏蔽层；14、气体入口；15、气体支管；16、加热室；17、开口；18、气体出口；19、第一匀气孔；20、样品托入口；21、气体出口通道；22、加热室入口；23、第二匀气孔；24、窗口；25、密封胶圈；26、高分子薄膜；27、密封法兰。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明中一种X光高温高压催化反应炉的结构示意图，如图1所示，一种X光高温高压催化反应炉包括底座8、圆柱形外壁构成的炉腔1、位于炉腔上的炉上盖2和气体进口通道3，炉上盖2中间设置有一个连通孔7，气体进口通道3包括位于气体进口通道3顶端的气体入口14，气体入口14处的气体通过连通孔7进入炉腔1内部，炉腔1外壁上设置有安装孔，铍窗法兰4通过安装柱9固定在炉腔1外壁的安装孔上，优选的，反应气体为H₂、N₂或CO，炉腔1外壁上设置有安装孔和窗口24，铍窗法兰4通过安装柱9固定在炉腔1外壁的安装孔上并与窗口24对应设置，铍窗法兰4与窗口24之间设置有保护层5，保护层5由高分子薄膜和铍复合而成，炉腔1内部设置有第一屏蔽层13、第二屏蔽层12、加热器11和样品托10。第一屏蔽层13、第二屏蔽层12为不锈钢材料，第二屏蔽层12设置有与保护层5对应设置的铍片6，气体进口支管15均匀的连接在气体进口通道3外侧上，优选的，气体进口支管15的个数为4个，炉上盖2上设置有多个开口17，气体进口支管15通过开口17与炉腔1连通，气体出口通道21焊接于炉腔1外壁上并与炉腔1联通，炉腔1内设置有加热室16，加热室16内布置加热器11，加热室16包括加热器入口22，气体由加热器入口22进入，由屏蔽层进入的气体在向出口流动的过程中，被均匀加热。本实施方式中开口17的数量有多个，根据实际需要，可以在炉上盖2上设有有一个、两个或者其它数量的开口17，气体进口支管15与对应的开口17连接，方便达到进气效果即可。

炉腔1内设置有样品托10、加热器11、第一屏蔽层13和第二屏蔽层12，炉腔1形成筒状以确保容纳反应气体的空间，样品托10的内部放置有待催化的样品，样品托10的一侧设置有样品托入口20，加热器11按照规定的间隔设置在样品托10的四周并位于第二屏蔽层12内部，加热器11借助接线柱与外部电源连接，但也可以不限于这种方式，只要是在样品托10的外周方向，加热器11可以设置在任何位置。加热器11设置在加热室16中，在加热室16内，第二屏蔽层12设置在加热器11的更外侧，第二屏蔽层12被安装固定在紧挨着最外侧设置的第一屏蔽层13，催化炉的整个底座8通过支撑部件来支撑。

本发明的X光高温高压催化反应炉，铍窗法兰4、镀铝铍片层、高分子薄膜层、胶圈、炉腔1及炉上盖2由螺栓连接形成一密封腔体，由于高分子薄膜层设置在镀铝铍片内侧，可将催化气体与镀铝铍片隔离，因此高分子薄膜层可以保护镀铝铍片不被催化气体及催化物污染，镀铝铍片材料性能优异可以承受1MPa的反应压力并且低能X光可以顺利通过照射到催化物。

如图2所示，本发明中一种X光高温高压催化反应炉，先通过气体入口14将炉腔1抽真空，然后导入反应气体，反应气体通过气体入口14进入气体进口通道3中，其中第一屏蔽层13与炉腔1形成第一流通室，第二屏蔽层12与第一屏蔽层13形成第二流通室，第二屏蔽层12与加热器11形成有第三流通室，第一屏蔽层13形成有多个均匀分布的第一匀气孔19，反应气体通过连通口7进入第一流通室，并通过第一匀气孔19进入第二流通室，第一屏蔽层13上设置有多个第一匀气孔19，从而使第一流通室与第二流通室相互连通，第一流通室内的反应气体通过第一匀气孔19进入第二流通室中，第二屏蔽层13设置有导通孔23，第二流通室内的反应气体经由第二匀气孔23流入第三流通室中，并通过加热室16形成的加热室入口22进入加热室16被加热，由此使加热室16的内部与周围的氛围气为反应气体氛围气。催化完成后，反应气体通过气体出口通道21排出，箭头表示反应气体的流动。在加热室16中，使用加热器11，或是利用加热室16的热量，使样品的温度逐渐升高，然后在加热室16中进行催化。在催化工序后，样品缓慢冷却，然后，抽出反应气体并导入空气，再将样品取出。本实施方式中匀气孔的数量有多个，根据实际需要，可以在第一屏蔽层上设有一个、两个或者其它数量的开口，方便将第一流通室内的反应气体通过第一匀气孔进入第二流通室中效果即可。

如图2所示，先从设置在催化炉顶端内的气体入口14将反应气体分别导入至第一流通室、第二流通室和第三流通室，第一流通室、第二流通室和第三流通室两两互相连通，因此反应气体按照第一流通室、第二流通室和第三流通室的顺序流通，催化炉内的压力按照第一流通室、第二流通室和第三流通室的顺序逐渐降低。另外，在屏蔽层或加热室16上设置用于通气的孔，因此，由加热室16内的样品等产生的污染物留在加热室16内，不会与加热室16外侧的屏蔽层发生反应，能够防止腐蚀等引起的加热器11或屏蔽层等的性能下降。

本发明的一种X光高温高压催化反应炉，具有加热室16、设置在该加热室16内部的多个加热器11以及形成在加热室16的外周方向的第一屏蔽层13和第二屏蔽层12，其中，加热室16形成筒状以确保规定的空间并起到发热元件的作用，X光高温高压催化反应炉被构成为在进行样品催化时，从气体入口通道3进入的反应气体均匀通过加热室16内部后，再从气体出口18排出，由此进行样品的催化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种X光高温高压催化反应炉，其特征在于，包括：气体进口通道、炉上盖、炉腔、底座和气体出口通道，所述气体进口通道通过连通孔与所述炉腔导通，所述炉腔内侧设置有屏蔽层，外壁上设置有窗口和铍窗法兰，所述窗口和所述铍窗法兰之间设置有保护层，所述保护层包括位于外侧的镀铝铍片层和位于内侧的高分子薄膜层，所述屏蔽层包括与保护层对应设置的铍片。

2.根据权利要求1所述的一种X光高温高压催化反应炉，其特征在于，所述屏蔽层为不锈钢屏蔽层。

3.根据权利要求1所述的一种X光高温高压催化反应炉，其特征在于，所述气体进口通道的外侧均匀地连接有至少一个气体进口支管。

4.根据权利要求3所述的一种X光高温高压催化反应炉，其特征在于，所述炉上盖设置有至少一个开口，所述开口与对应的所述气体进口支管连通。

5.根据权利要求4所述的一种X光高温高压催化反应炉，其特征在于，所述屏蔽层包括第一屏蔽层和第二屏蔽层。

6.根据权利要求5所述的一种X光高温高压催化反应炉，其特征在于，所述炉腔内设置有加热室，所述第二屏蔽层设置在所述加热室外侧，所述第一屏蔽层设置在所述第二屏蔽层外侧。

7.根据权利要求6所述的一种X光高温高压催化反应炉，其特征在于，所述第二屏蔽层设置有导通孔，所述加热室设置有加热室入口。

8.根据权利要求7所述的一种X光高温高压催化反应炉，其特征在于，所述第一屏蔽层与所述炉腔形成第一流通室，所述第二屏蔽层与所述第一屏蔽层形成第二流通室，所述第二屏蔽层与所述加热室形成第三流通室。