CN203705404U - 一种多通道高通量的催化剂评价装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于化学分析领域，涉及一种多通道高通量的催化剂评价装置，包括：进料单元，包括气/液容器和质量流量控制器，所述气/液容器与质量流量控制器相连；加热装置，用于给气/液反应物加热；反应单元，包括反应室和安装在反应室里面的反应管，每个反应管的进样口与质量流量控制器相连，出样口与出样管路相连；所述出样管路出口一个方向与分析装置相连，另一个方向与缓冲罐相连；分析装置；以及控制所述催化剂评价装置各部件运行的控制系统。本实用新型的装置能够在模拟工业化条件下，快速准确高通量地筛选出高活性催化剂，操作方便。

Description

一种多通道高通量的催化剂评价装置
技术领域
本实用新型属于化学分析领域，涉及一种多通道高通量的催化剂评价装置。
背景技术
近些年，在催化工业的带领下，化学工业，比如在石油化工、医药化工以及煤化工等方面得到了迅速的发展。催化剂是化工生产过程中一种很重要的触媒，催化剂的种类及性质决定着一种生产过程能否实现以及其经济性，对化工生产过程起着至关重要的作用。目前，影响催化工业发展的主要因素是：在最佳反应条件下，高活性和高选择性催化剂的筛选以及研发周期的缩短。因为高活性催化剂的筛选是一项艰巨的任务，需要很长的时间才可以完成。
组合化学的特点是能在短时间内合成多种具有不同组成的样品，并对所希望的化学性质进行评价，以及对反应条件进行快速优化。现在催化的发展趋势是通过化学组合加快试验和过程选择，缩短研发时间。一般来说，评价这些催化剂性能需要高通量的仪器和方法，对高通量筛选技术提出了发展要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高通量的催化剂评价装置，尤其适用于大量催化剂同时进行活性评价，可以在短时间内获得大量的实验数据，缩短研发周期。
本实用新型的多通道高通量包括：
进料单元，包括气/液容器和质量流量控制器，所述气/液容器与质量流量控制器相连；
加热装置，用于给气/液反应物加热；
反应单元，包括反应室和安装在反应室里面的反应管，每个反应管的进样口与质量流量控制器相连，出样口与出样管路相连；所述出样管路一个方向与分析装置相连，另一个方向与缓冲罐相连；
分析装置；
以及控制所述催化剂评价装置各部件运行的控制系统。
优选地，所述催化剂评价装置还包括：
第一压力传感器，设置在每个反应管上；
第二压力传感器，设置在缓冲罐出样上；
初级单向阀，设置在出样管路与缓冲罐之间的连接管路上；
安全阀，一个设置在缓冲罐的出口，另一个设置在反应器出样管路与分析装置的管路上；
控制阀，同上，一个设置在缓冲罐的出口，另一个设置在反应器出样管路与分析装置的管路上；
进一步优选地，所述催化剂评价装置还包括初级温度调节系统，用于调节每个反应管的温度在25℃和750℃之间，所述温度控制系统包含至少一个温度传感器和至少一个加热元件。优选地，每一个反应管都有单独的温度传感器和加热元件。
优选地，所述催化剂评价装置进一步包括一个二级温度调节系统，用来调节至少下列部件的温度在25℃到250℃：
所述质量流量控制器到反应管之间的管路；
所述反应管到分析装置之间的管路；
所述压力控制系统；
所述二级温度调节系统包括至少一个温度传感器和至少一个加热元件。
优选地，在所述催化剂评价装置中，所述反应管彼此绝缘，且可移动和取出。
进一步优选地，所述反应室内设置有连轴栓，用于将可移动的反应器栓在一起。
优选地，在所述催化剂评价装置中，所述分析装置是气相色谱、质谱或红外分析仪。
本实用新型的装置可以进行气体、液体及其混合物的催化反应，特别适用于炼油生产出的各种烃类混合物的炼油、石油化工和化学方面的催化剂筛选实验。全新动态压力控制可以使系统在高达150个大气压下进行实验，能够在模拟工业化条件下，快速准确高通量地筛选出高活性催化剂，操作方便。
附图说明
图1是本实用新型的催化剂评价装置的一种具体实施方式的示意图；
图2是如图1所示的催化剂评价装置的反应室(16通道)的示意图。
图中：1-气/液容器；2-加热装置；3a、3b-压力传感器；4-反应管；5-反应室；6-缓中罐；7-控制阀；8-分析装置；9-出样口；10-质量流量控制器；11-初级温度调节系统；12-单向阀；13-多通阀；14-三通阀；15-安全阀；16-安全阀；17-控制阀；18-质量流量控制器到反应管之间的管路；19-反应管到分析装置之间的管路；20-反应管出样管路。
具体实施方式
下面将结合具体实施例和附图说明本实用新型提供的催化剂评价装置，但并不因此而限制本实用新型的范围。
本实用新型中所述的部件包括所述催化剂评价装置中包含的各个装置、系统、管路、元件、仪器等。
本实用新型的催化剂评价装置包括：进料单元，包括气/液容器1和质量流量控制器10，所述气/液容器1与质量流量控制器10相连；加热装置2，用于给气/液反应物预热；反应单元，包括反应室5和安装在里面的反应管4，每个反应管的进样口与质量流量控制器10相连，出样口与出样管路20相连；出样管路20出口一个方向与分析装置8相连，另一个方向与缓冲罐6相连；以及控制所述催化剂评价装置各部件运行的控制系统(未示出)。该控制系统是本领域常规技术，本领域技术人员根据本实施方案的内容完全可以知道如何设置和运行该控制系统。
在每个反应管上设置第一压力传感器3a，在缓冲罐6上设置第二传感器；
在出样管路20与缓中罐6之间的连接管路上设置单向阀12；
缓冲罐出口设置安全阀15和控制阀7；
在反应器出样管路20与分析装置8之间的连接管路上设置安全阀16和控制阀17。
初级温度调节系统11，用于调节每个反应管的温度在25℃和750℃之间，初级温度调节系统11包含至少一个温度传感器和至少一个加热元件。在本实施方案中，每一个反应管都有单独的温度传感器和加热元件。
二级温度调节系统(未示出)，用来调节至少下列部件的温度在25℃到250℃，以防止蒸汽在管路或者阀体上冷凝；质量流量控制器10到反应管5之间的管路18、反应室5到分析装置8之间的管路19以及压力控制系统。二级温度调节系统包括至少一个温度传感器和至少一个加热元件。
根据上述描述，本领域技术人员根据现有技术可以知道该二级温度调节系统如何设置和工作。
多个反应管4彼此绝缘，且可移动和取出。反应室5内设置有连轴栓，用于将可移动的反应器栓在一起。这些反应管的材料要能够耐受的温度范围是25-750℃，还需要有很好的导热性，最好是青铜或不锈钢材料。反应室里面的反应管最好是呈圆柱状排列，反应管里面可以放置催化剂或一些其他材料，用于催化剂活性评价或者其他物理或化学性质的研究。
每个反应管前面都有一个连续进样，因此，系统有多少个反应管就会有多少个进样，并且进样的量及条件相互独立。进样可以是气体、液体或气液混合物，进入反应管前进样会预先处理到需要的温度、压力及聚集状态(气态、液态或者超临界流体)。气体或者混合气体的进样量通过质量流量控制器控制。液体进样通过泵来完成，流量也通过质量流量计调节。在这之后，液体需要预热，必要时需要汽化后与气体混合。每一个进样之后会通过反应室内的一个反应管，反应管放置了催化剂，并设定了一定的压力和温度。催化剂可以是不同大小的颗粒床或者多孔固体块状形式。
加热装置2由多个加热单元组成，并且每个加热单元都有热电偶用来控制温度。
缓冲罐6是用来保证所有反应管出口压力完全一致并且减小波动。系统设计的压力范围是0.1-150个大气压，最好是1.2-80个大气压。另外，在实验过程中，压力可以自动调节。
分析装置8可以是气相色谱、质谱或红外分析仪。在本实施方案中，分析装置8是气相色谱。
在本实施方式中，多个出样管路20首先通过两个多通阀13汇集成两条管路，再通过三通阀14切换方向选择，与分析装置8连接。多通阀13和三通阀14可以交替地将每一个单独的反应管中的样品通入分析仪器。
使用中，将气/液容器中的气体或液体或混合物通过质量流量控制器和加热装置后进样至反应室的反应管中，根据实验要求，各个反应管可以相同进样或不同进样。反应后的产物通过出样管路进入分析装置中进行分析；从反应管出来的过量的产物也可以进入缓冲罐中，缓冲罐是用来保证所有反应管出口压力完全一致并且减小波动。部分产物从出样口中排出。反应过程中，压力传感器和温度传感器测量压力和温度，当需要调节压力和温度时，由控制系统调节控制阀或加热元件等将催化剂评价装置的压力和温度调节至合适状态。

Claims (8)

1.一种多通道高通量的催化剂评价装置，其特征在于，包括： 
进料单元，包括气/液容器和质量流量控制器，所述气/液容器与质量流量控制器相连； 
加热装置，用于给气/液反应物加热； 
反应单元，包括反应室和安装在反应室里面的反应管，每个反应管的进样口与质量流量控制器相连，出样口与出样管路相连；所述出样管路第一个方向与分析装置相连，第二个方向与缓冲罐相连； 
分析装置； 
以及控制所述催化剂评价装置各部件运行的控制系统。 
2.根据权利要求1所述的催化剂评价装置，其特征在于，还包括压力控制单元，包括： 
第一压力传感器，设置在每个反应管上； 
第二压力传感器，设置在缓中罐出口； 
初级单向阀，设置在出样管路与缓冲罐之间的连接管路上； 
安全阀，一个设置在缓冲罐的出口，另一个设置在反应器出样管路与分析装置的管路上； 
控制阀，同上，一个设置在缓冲罐的出口，另一个设置在反应器出样管路与分析装置的管路上。 
3.根据权利要求2所述的催化剂评价装置，其特征在于，还包括初级温度调节系统，用于调节每个反应管的温度在25℃和750℃之间，所述温度控制系统包含至少一个温度传感器和至少一个加热元件。 
4.根据权利要求3所述的催化剂评价装置，其特征在于，每一个反应管都有单独的温度传感器和加热元件。 
5.根据权利要求3所述的催化剂评价装置，其特征在于，进一步包括一个二级温度调节系统，用来调节至少下列部件的温度在25℃到250℃： 
所述质量流量控制器到反应管之间的管路； 
所述反应管到分析装置之间的管路； 
所述压力控制系统； 
所述二级温度调节系统包括至少一个温度传感器和至少一个加热元件。 
6.根据权利要求1所述的催化剂评价装置，其特征在于，所述反应管彼此绝缘，且可移动和取出。 
7.根据权利要求6所述的催化剂评价装置，其特征在于，所述反应室内设置有连轴栓，用于将可移动的反应器栓在一起。 
8.根据权利要求1所述的催化剂评价装置，其特征在于，所述分析装置是气相色谱、质谱或红外分析仪。 
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