CN202956364U

CN202956364U - 一种双通道气固反应装置

Info

Publication number: CN202956364U
Application number: CN 201220650181
Authority: CN
Inventors: 张微; 姬磊; 所艳华; 赵丽; 苑丹丹
Original assignee: Northeast Petroleum University
Current assignee: Northeast Petroleum University
Priority date: 2012-12-02
Filing date: 2012-12-02
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2022-12-02

Abstract

本实用新型提供一种双通道气固反应装置，包括气体输送系统、双通道气固反应系统和分析系统，其中双通道气固反应系统是由三通阀、第一加热炉、第二加热炉、第一控温仪、第二控温仪、测温仪、第一反应器、第二反应器、四通阀和冷阱组成。该装置的最大特点为实现了用于催化气体生成固体的一类反应的催化剂活性评价和稳定性评价在同一装置中完成，且不需要重新拆装反应系统，大大简化了工艺流程，降低了实验误差。本实用新型整体工艺简化，操作简便，实验精度高，生产效率高。

Description

一种双通道气固反应装置

技术领域

本实用新型涉及气体反应物经催化生成固体产物的催化剂的活性评价和稳定性评价的装置，特别涉及一种双通道气固反应装置，属于化工技术领域。

背景技术

对于气体反应物经催化剂催化后生成固体产物的气固反应，由于生成的固体产物会沉积在容积有限的反应器中，极易引起反应气路堵塞。因此，对于用于该类反应的反应器来说，应能保证当反应器内有较多固体沉积物时仍能使反应正常进行。目前，这类反应主要采用的反应器为管径较大、管长较长的石英管反应器，但采用这种大管径长管反应器需要较长的稳定时间才能检测出准确的催化剂活性，使得催化剂的初始活性不能被检测到，显然，这种反应器不适用于实验室短时间快速测试催化剂的初始活性。因此，实验室测试该类反应的催化剂活性应采用管径较小的石英反应器。而若对用于这类反应的催化剂稳定性进行测试，则需采用大管径长管石英反应器。但是催化剂的性能指标既包括催化剂的活性，也包括催化剂的稳定性，为了获得催化剂的活性和稳定性这两项性能指标，目前通常采用两套反应装置分别进行催化剂的活性和稳定性测试，该方法不仅浪费有限的实验资源（因为相同的仪器和设备必须准备两套），而且由于不同实验装置的仪器参数存在一定的差异，会引起较大的实验误差，使实验数据的准确性降低；另外，还可以采用在一套反应装置中完成催化剂活性和稳定性的测试，但两种性能的测试需采用不同管径和管长的反应器，即测试完催化剂活性后，需要更换反应器及相应的配套部件，才能进行催化剂稳定性测试，该方法需要频繁更换反应器及配套部件，更换反应器及相关部件后需对反应装置中的仪器参数重新校正，从而增加了实验操作流程，降低了实验效率。

为此，设计了一种双通道气固反应装置，其特点是实现了用于催化气体生成固体的一类催化剂的活性评价和稳定性评价在同一套反应装置中完成，且不需要重新拆装与反应器配套的实验装置。

发明内容

本实用新型提供了一种双通道气固反应装置，实现了气体反应物经催化生成固体产物的一类反应的催化剂的活性评价和稳定性评价在同一反应装置中完成，且不需要重新拆装与反应器配套的实验装置（加热炉、测温仪和控温仪）。通过控制双通道气固反应装置可实现在同一套反应装置中进行气体反应物经催化生成固体产物的一类反应的催化剂的活性评价和稳定性评价，大大简化了工艺流程，降低了实验误差。本实用新型整体工艺简化，操作简便，实验精度高，生产效率高。

为实现上述技术效果，本实用新型采用如下技术方案：

一种双通道气固反应装置的结构示意图参见图1。本装置是由气体输送系统、双通道气固反应系统和分析系统组成，其中气体输送系统由依次串联的截止阀（8，9，10，11）、稳流阀（6，7，12，13）、流量计（4，5，14，15）、脱氧剂3和四通阀（16，17）组成。双通道气固反应系统由三通阀21、第一加热炉（18）、第二加热炉（24）、第一控温仪（20）、第二控温仪（22）、测温仪23、第一反应器（19）、第二反应器（25）、四通阀26和冷阱27组成。双通道包括反应通道1和反应通道2，反应通道1为第一反应器19，反应通道2为第二反应器25。分析系统由依次串联的六通阀28、色谱柱2和检测器1组成。

所述气体输送系统由4条输入气体线路组成，包括气体1、气体2、气体3和气体4：

（1）输入的气体1或气体2根据第一反应器19或第二反应器25中固体催化剂是否需要还原来确定所需气体。输入的气体1是由截止阀11控制气体的通断、稳流阀13控制管路压力、流量计15控制气体的流量和四通阀16控制气体的流向。输入的气体2是由截止阀10控制气体的通断、稳流阀12控制管路压力、流量计14控制气体的流量和四通阀16控制气体的流向。四通阀16和四通阀17控制输入的气体1或气体2流入双通道气固反应系统中；

（2）气体3属于吹扫第一反应器19或第二反应器25内固体催化剂的气体，选择惰性气体为吹扫气。输入的气体3是由截止阀9控制气体的通断、稳流阀7控制管路压力、流量计5控制气体的流量和四通阀17控制气体的流向；

（3）气体4属于载气，其种类决定于气体1和气体2的种类。输入的气体4是由截止阀8控制气体的通断、稳流阀6控制管路压力、流量计4控制气体的流量和脱氧剂3除去载气中的杂质，然后进入分析系统。

所述双通道气固反应系统由三通阀21控制经四通阀17流入的气体（气体1、气体2或气体3）进入第一反应器19（反应通道1）或第二反应器25（反应通道2）。第一反应器19的温度由与之配套的第一加热炉18和第一控温仪20控制，第二反应器25的温度由与之配套的第二加热炉24、第二控温仪22和测温仪23共同控制。第一反应器19或第二反应器25流出的气体经四通阀26控制流向，冷阱27冷却流经气体，最后经六通阀28调节进入分析系统或放空。

所述双通道气固反应系统中，催化剂活性评价功能的实现：

（1）催化剂在选定温度下经吹扫气吹扫去除催化剂表面杂质：通过切换四通阀17选定气体3，选定的气体3经三通阀21控制进入反应通道1（装有固体催化剂的第一反应器19），第一反应器19的温度由第一加热炉18和第一控温仪20共同控制，由第一反应器19流出的气体经四通阀26调节放空；

（2）吹扫后的催化剂活性评价：根据需要选定气体1或气体2，通过切换四通阀16和四通阀17控制所需气体进入三通阀21，调节三通阀21使所需气体进入反应通道1（装有固体催化剂的第一反应器19），由第一加热炉18和第一控温仪20控制催化剂活性评价所需温度，经第一反应器19流出的气体经四通阀26控制进入冷阱27，然后经六通阀28调节放空或进入六通阀28的定量管中，进入定量管中的气体最后被由检测器进入六通阀28的气体4（载气）依次带入分析系统中的色谱柱2和检测器1检测气体成分。通过定时切换六通阀28将经第一反应器19流出的气体不断带入分析系统中进行在线分析，从而获得催化剂活性数据。

所述双通道气固反应系统中，催化剂稳定性评价功能的实现：

（1）催化剂在选定温度下经吹扫气吹扫去除催化剂表面杂质：通过切换四通阀17选定气体3，选定气体3经三通阀21控制进入反应通道2（装有固体催化剂的第二反应器25），第二反应器25的温度由第二加热炉24、第二控温仪22和测温仪23共同控制。吹扫温度由测温仪23获得，根据测温仪23显示温度调节第二控温仪22以达到所需的控制温度，从而使第二加热炉24提供的温度为吹扫催化剂所需的准确温度。由第二反应器25流出的气体最后经四通阀26调节放空；

（2）吹扫后的催化剂稳定性评价：根据需要选定气体1或气体2，通过切换四通阀16和四通阀17控制所需气体进入三通阀21，调节三通阀21使所需气体进入反应通道2（装有固体催化剂的第二反应器25），第二反应器25的温度由第二加热炉24、第二控温仪22和测温仪23共同控制。催化反应温度由测温仪23获得，根据测温仪23显示的温度调节第二控温仪22所需控制温度，从而使第二加热炉24提供的温度为催化反应所需的准确温度。由第二反应器25流出的气体经四通阀26控制进入冷阱27，然后经六通阀28调节放空或进入六通阀28的定量管中，进入定量管中的气体最后被由检测器进入六通阀28的气体4（载气）依次带入分析系统中的色谱柱2和检测器1检测气体成分。通过定时切换六通阀28将经第二反应器25流出的气体不断带入分析系统，进行在线分析，从而获得催化剂稳定性数据。

所述的第一反应器19为管径较小（如管内径6mm）的短管（如管长300mm）石英反应器，第二反应器25为管径较大（如管内径28mm）的长管（如管长900mm）石英反应器。

本实用新型装置中的双通道气固反应器实现了气体反应物经催化生成固体产物的一类反应的催化剂的活性评价和稳定性评价在同一装置中完成，且不需要重新拆装加热炉和温控系统。

本实用新型双通道气固反应装置的最大特点为实现了用于催化气体生成固体的一类反应的催化剂活性评价和稳定性评价在同一装置中完成，且不需要重新拆装反应系统，减少了不必要的实验误差，提高了实验效率，同时保证了该类实验的安全稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1－检测器；2－色谱柱；3－脱氧剂；4，5，14，15－流量计；6，7，12，13－稳流阀；8，9，10，11－截止阀；16，17，26－四通阀；18－第一加热炉；24－第二加热炉；19－第一反应器；25－第二反应器；20－第一控温仪；22－第二控温仪；21－三通阀；23－测温仪；27－冷阱，28－六通阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

本实用新型提供的一种双通道气固反应装置的实施例，参见图1。该装置由气体输送系统、双通道气固反应系统和分析系统组成，其中气体输送系统由依次串联的截止阀（8，9，10，11）、稳流阀（6，7，12，13）、流量计（4，5，14，15）、脱氧剂3和四通阀（16，17）组成。双通道气固反应系统由三通阀21、第一加热炉（18）、第二加热炉（24）、第一控温仪（20）、第二控温仪（22）、测温仪23、第一反应器（19）、第二反应器（25）、四通阀26和冷阱27组成。双通道包括反应通道1和反应通道2，反应通道1为第一反应器19，反应通道2为第二反应器25。分析系统由依次串联的六通阀28、色谱柱2和检测器1组成。

实施例1：双通道气固反应系统中用于催化剂活性评价的连接：气体输送系统中的选定气体（气体1、气体2或气体3）依次与三通阀21、第一反应器19、四通阀26、冷阱27和六通阀28相连，其中第一反应器19的温度是由第一加热炉18和第一控温仪20共同控制。气体输送系统中的载气（气体4）依次与检测器1、六通阀28、色谱柱2和检测器1相连。通过切换四通阀16和四通阀17，实现气体1、气体2或气体3的选择。该反应系统实现了气体（气体1、气体2或气体3）的选择和载气（气体4）中杂质的去除，实现了催化剂在选定温度下经吹扫气吹扫去除催化剂表面杂质，并最终测定出吹扫后的催化剂在选定温度下的反应活性。

实施例2：双通道气固反应系统中用于催化剂稳定性评价的连接：气体输送系统中选定气体（气体1、气体2或气体3）依次与三通阀21、第二反应器25、四通阀26、冷阱27和六通阀28相连，其中第二反应器25的温度是由第二加热炉24、第二控温仪22和测温仪23共同控制。气体输送系统中的载气（气体4）依次与检测器1、六通阀28、色谱柱2和检测器1相连。通过切换四通阀16和四通阀17，实现气体1、气体2或气体3的选择。该反应系统实现了气体（气体1、气体2或气体3）的选择和载气（气体4）中杂质的去除，实现了催化剂在选定温度下经吹扫气吹扫去除催化剂表面杂质，并最终测定出吹扫后的催化剂在选定温度下的反应稳定性。

最后，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。

Claims

1.一种双通道气固反应装置，包括气体输送系统、双通道气固反应系统和分析系统，其特征在于双通道气固反应系统由三通阀（21）、第一加热炉（18）、第二加热炉（24）、第一控温仪（20）、第二控温仪（22）、测温仪（23）、第一反应器（19）、第二反应器（25）、四通阀（26）和冷阱（27）组成；双通道包括反应通道1和反应通道2，反应通道1为第一反应器（19），反应通道2为第二反应器（25）。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的双通道气固反应系统中用于催化剂活性评价的连接为：气体输送系统依次与三通阀（21）、第一反应器（19）、四通阀（26）、冷阱（27）和六通阀（28）相连，其中第一反应器（19）的温度是由第一加热炉（18）和第一控温仪（20）共同控制。

3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的双通道气固反应系统中用于催化剂稳定性评价的连接为：气体输送系统依次与三通阀（21）、第二反应器（25）、四通阀（26）、冷阱（27）和六通阀（28）相连，其中第二反应器（25）的温度是由第二加热炉（24）、第二控温仪（22）和测温仪（23）共同控制。