CN204731090U - 一种用于气固反应的配气系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于气固反应的配气系统，属于化工催化技术领域。该系统包括含减压器的储气罐、一级三通接头、一级针阀、一级质量流量计、单向阀、二级三通接头，二级针阀、第一混合器、第二混合器、安全泄气阀、二级质量流量计、反应器、温控装置和气体检测装置。储气罐经过减压器、一级质量流量计、单向阀与第一混合器连接；质量流量计前设置一级三通接头，通过一级针阀与吹扫气路连接；质量流量计后设置单向阀；单向阀后设置二级三通接头，与两个混合器相连；二级三通接头与两个混合器之间设置二级针阀。该系统解决现有性能评价装置中的流量计闲置、吹扫不当、气体逆向流动等不足，很大程度上提高工作效率和数据准确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工催化技术领域，特别是指一种用于气固反应的配气系统。
背景技术
吸附剂或催化剂被广泛应用于化学工程、石油化工、能源化工、医药化工、和环境保护等领域。吸附剂或催化剂的性能评价技术在其制备和筛选过程中起到重要的作用，然其过程需大量的重复性对比实验，且效率低下。
在气固多相反应中，吸附剂或催化剂的性能评价是通过配气系统模拟混合气体进行实验，而配气系统的合理设计和流量计的精准控制在吸附剂或催化剂的性能评价中至关重要。在现有的配气装置中，每路气体分别经过减压器通过预设流量的流量计在后续的混合器中进行均匀混合，即得模拟的混合气体，进而进行吸附剂或催化剂的性能评价。实际应用中，进行不同类型、性质或不同数量的气路实验时，存在流量计闲置、吹扫不当、气体逆向流动等现象，从而导致流量计的腐蚀、失灵和使用寿命缩短等问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种多通道、高通量和高精准的配气系统和吸附剂或催化剂性能评价装置，有利于提高工作效率和数据准确度。
该配气系统包括供气单元、气路组件、清扫气路组件、混合器、安全泄气阀、反应器、温控装置和气体检测装置，其中，供气单元包括含减压器的储气罐、一级三通接头、一级质量流量计和单向阀，气路组件包括二级三通接头和二级针阀，清扫气路组件包括主管路和一级针阀；含减压器的储气罐经一级三通接头与一级质量流量计相连，一级三通接头的另一端口经一级针阀与清扫气路相连，一级质量流量计后设置单向阀，单向阀后经一个二级三通接头，再分别经两个二级针阀与两个混合器进气口连接，混合器设有安全泄气阀，混合器出口端分别经过反应器与气体检测装置相连接，反应器设置在温控装置中。
该配气系统包括三个以上供气单元。
清扫气路组件的主管路的两端分别与第一个供气单元和最后一个供气单元连接，主管路与第一个供气单元和其它供气单元连接管路上均设有一级针阀。
该配气系统还包括二级质量流量计，二级质量流量计设置在混合器与反应器相连接的管路上。
本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，本实用新型充分、合理地利用每一个气路和流量计，解决了因进行不同类型、性质或不同数量的气路实验所引起的流量计闲置问题；该系统通过质量流量计可以精确地控制每路气体的流量；每个气路均设置了吹扫通道，可以缓解和克服酸碱性气体对质量流量计的腐蚀作用；每个气路的质量流量计后均设置单向阀，可以防止质量流量计因气体逆向流动引起的冲击或失灵作用；流经每个质量流量计的气体在三通接头和针阀的作用下均可选择性的进入多个混合器中的任何一个；另外，在每个混合器外同时设置多个出口和对应的质量流量计，同时提供一种多通道、高通量的吸附剂或催化剂性能的评价系统，从而大幅度提高了吸附剂或催化剂性能评价的工作效率。
附图说明
图1为本实用新型的配气系统的设计方法的结构示意图；
图2为本实用新型的多通道高通量配气系统的设计方法的结构示意图；
图3为本实用新型的含有六个气路的吸附剂或催化剂性能评价系统实施例的结构示意图；
图4为本实用新型的含有六个气路的多通道高通量吸附剂或催化剂性能评价系统实施例的结构示意图。
其中：1-含减压器的储气罐；2-一级三通接头；3-一级针阀；4-一级质量流量计；5-单向阀；6-二级三通接头；7-二级针阀；8-混合器；9-安全泄气阀；10-反应器；11-温控装置；12-气体检测装置；13-二级质量流量计；
1-01：含减压器的储气罐一，1-02：含减压器的储气罐二，1-03：含减压器的储气罐三，1-04：含减压器的储气罐四，1-05：含减压器的储气罐五，1-06：含减压器的储气罐六；2-01：一级三通接头一，2-02：一级三通接头二，2-03：一级三通接头三，2-04：一级三通接头四，2-05：一级三通接头五，2-06：一级三通接头六，2-07：一级三通接头七，2-08：一级三通接头八，2-09：一级三通接头九，2-10：一级三通接头十；3-01：一级针阀一，3-02：一级针阀二，3-03：一级针阀三，3-04：一级针阀四，3-05：一级针阀五；4-01：一级质量流量计一，4-02：一级质量流量计二，4-03：一级质量流量计三，4-04：一级质量流量计四，4-05：一级质量流量计五，4-06：一级质量流量计六；5-01：单向阀一，5-02：单向阀二，5-03：单向阀三，5-04：单向阀四，5-05：单向阀五，5-06：单向阀六；6-01：二级三通接头一，6-02：二级三通接头二，6-03：二级三通接头三，6-04：二级三通接头四，6-05：二级三通接头五，6-06：二级三通接头六；7-01：二级针阀一，7-02：二级针阀二，7-03：二级针阀三，7-04：二级针阀四，7-05：二级针阀五，7-06：二级针阀六，7-07：二级针阀七，7-08：二级针阀八，7-09：二级针阀九，7-10：二级针阀十，7-11：二级针阀十一，7-12：二级针阀十二；8-01：混合器一，8-02：混合器二；9-01：安全泄气阀一，9-02：安全泄气阀二，9-03：安全泄气阀三，9-04：安全泄气阀四，9-05：安全泄气阀五，9-06：安全泄气阀六；12-01：气体检测装置一，12-02：气体检测装置二，12-03：气体检测装置三，12-04：气体检测装置四，12-05：气体检测装置五，12-06：气体检测装置六；13-01：二级质量流量计一，13-02：二级质量流量计二。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型针对现有的配气系统流量计闲置、吹扫不当、气体逆向流动等问题，提供一种用于气固反应的配气系统。
如图1所示，为该系统的结构示意图。含减压器的储气罐1经一级三通接头2与一级质量流量计4相连，一级三通接头2的另一端口经一级针阀3与清扫气路相连，一级质量流量计4后设置单向阀5，单向阀5后经一个二级三通接头6，再分别经两个二级针阀7与两个混合器8进气口连接，混合器8设有安全泄气阀9，混合器8出口端分别经过反应器10与气体检测装置12相连接，反应器10设置在温控装置11中。
在混合器8出口端可设置多个二级质量流量计13，分别经过多个反应器10与气体检测装置12相连接，从而提供一种多通道高通量的配气系统的设计方法的结构示意图，如图2所示。
图3是本实用新型的一个实施例——含有六个气路的吸附剂或催化剂性能评价系统的结构示意图。含减压器的储气罐一1-01、含减压器的储气罐二1-02、含减压器的储气罐三1-03、含减压器的储气罐四1-04、含减压器的储气罐五1-05、含减压器的储气罐1-06分别经一级三通接头一2-01、一级三通接头二2-02、一级三通接头三2-03、一级三通接头四2-04、一级三通接头五2-05、一级三通接头六2-06与一级质量流量计一4-01、一级质量流量计二4-02、一级质量流量计三4-03、一级质量流量计四4-04、一级质量流量计五4-05、一级质量流量计六4-06相连，一级三通接头一2-01、一级三通接头二2-02、一级三通接头三2-03、一级三通接头四2-04、一级三通接头五2-05、一级三通接头六2-06的另一端口经一级针阀一3-01、一级针阀二3-02、一级针阀三3-03、一级针阀四3-04和一级针阀五3-05与清扫气路相连(清扫气路时方可打开一级针阀一3-01、一级针阀二3-02、一级针阀三3-03、一级针阀四3-04和一级针阀五3-05)，一级质量流量计一4-01、一级质量流量计二4-02、一级质量流量计三4-03、一级质量流量计四4-04、一级质量流量计五4-05和一级质量流量计六4-06后面分别设置单向阀一5-01、单向阀二5-02、单向阀三5-03、单向阀四5-04、单向阀五5-05和单向阀六5-06，单向阀一5-01、单向阀二5-02、单向阀三5-03、单向阀四5-04、单向阀五5-05和单向阀六5-06出口端分别经二级三通接头一6-01和二级三通接头二6-02，再分别经二级针阀一7-01和二级针阀七7-07、二级针阀二7-02和二级针阀八7-08、二级针阀三7-03和二级针阀九7-09、二级针阀四7-04和二级针阀十7-10、二级针阀五7-05和二级针阀十一7-11、二级针阀六7-06和二级针阀十二7-12，与混合器一8-01和混合器二8-02连接，混合器一8-01和混合器二8-02分别设有安全泄气阀一9-01和安全泄气阀二9-02，混合器一8-01和混合器二8-02出口端分别经过反应器一10-01和反应器二10-02与气体检测装置12相连接。
可选的，在混合器一8-01和混合器二8-02出口端分别设置二级质量流量计一13-01、二级质量流量计二13-02、二级质量流量计三13-03和二级质量流量计四13-04、二级质量流量计五13-05、二级质量流量计六13-06，分别经过反应器一10-01、反应器二10-02、反应器三10-03和反应器四10-04、反应器五10-05、反应器六10-06(含温控装置11)与气体检测装置12相连接，从而提供一种含有六个气路的多通道高通量吸附剂或催化剂性能评价系统的结构示意图，如图4所示。
实施例1
如图3所示，是一种含有六个气路的吸附剂或催化剂性能评价系统的结构示意图。系统检验合格后，关闭一级针阀一3-01、一级针阀二3-02、一级针阀三3-03、一级针阀四3-04和一级针阀五3-05，关闭二级针阀四7-04、二级针阀五7-05、二级针阀六7-06、二级针阀七7-07、二级针阀八7-08和二级针阀九7-09，打开二级针阀一7-01、二级针阀二7-02、二级针阀三7-03和二级针阀十7-10、二级针阀十一7-11、二级针阀十二7-12，此配气方法可完成两组分别含有三个气路的吸附剂或催化剂性能评价。第一组：含减压器的储气罐一1-01、含减压器的储气罐二1-02、含减压器的储气罐三1-03分别含有N2、O2和NO气体经减压器调节压力后，分别在一级质量流量计一4-01、一级质量流量计二4-02、一级质量流量计三4-03的控制下，进入混合器一8-01，混合均匀后即得模拟气体，之后经反应器一10-01到达检测装置12，吸附剂或催化剂装填于反应器一10-01；第二组：含减压器的储气罐四1-04、含减压器的储气罐五1-05、含减压器的储气罐1-06分别含有N2、O2和NO气体经减压器调节压力后，分别在一级质量流量计四4-04、一级质量流量计五4-05、一级质量流量计六4-06的控制下，进入混合器二8-02，混合均匀后即得模拟气体，之后经反应器二10-02到达检测装置12，吸附剂或催化剂装填于反应器二10-02。温控装置11可以同时控制反应器与10-01和反应器二10-02的温度相同或不同，控制一级质量流量计一4-01、一级质量流量计二4-02、一级质量流量计三4-03和一级质量流量计四4-04、一级质量流量计五4-05、一级质量流量计六4-06可以得到相同或不同浓度的模拟气体。实验结束后，关闭除清扫气路N2的所有气源，打开一级针阀一3-01、一级针阀二3-02、一级针阀三3-03、一级针阀四3-04和一级针阀五3-05，进行气路吹扫。通过本次配气方法，可以实现相同性质实验的两组相同反应物浓度不同反应温度或不同反应物浓度相同温度或不同反应物浓度不同温度条件下的吸附剂或催化剂性能的评价。
实施例2
如图3所示，是一种含有六个气路的吸附剂或催化剂性能评价系统的结构示意图。系统检验合格后，关闭一级针阀一3-01、一级针阀二3-02、一级针阀三3-03、一级针阀四3-04和一级针阀五3-05，关闭二级针阀四7-04、二级针阀五7-05、二级针阀六7-06、二级针阀七7-07、二级针阀八7-08和二级针阀九7-09，打开二级针阀一7-01、二级针阀二7-02、二级针阀三7-03和二级针阀十7-10、二级针阀十一7-11、二级针阀十二7-12，此配气方法可完成两组分别含有三个气路的吸附剂或催化剂性能评价。第一组：含减压器的储气罐一1-01、含减压器的储气罐二1-02、含减压器的储气罐三1-03分别含有N2、O2和NO气体经减压器调节压力后，分别在一级质量流量计一4-01、一级质量流量计二4-02、一级质量流量计三4-03的控制下，进入混合器一8-01，混合均匀后即得模拟气体，之后经反应器一10-01到达检测装置12，吸附剂或催化剂装填于反应器一10-01；第二组：含减压器的储气罐四1-04、含减压器的储气罐五1-05、含减压器的储气罐1-06分别含有CH4、CO2和N2气体经减压器调节压力后，分别在一级质量流量计四4-04、一级质量流量计五4-05、一级质量流量计六4-06的控制下，进入混合器二8-02，混合均匀后即得模拟气体，之后经反应器二10-02到达检测装置12，吸附剂或催化剂装填于反应器二10-02。温控装置11可以同时控制反应器一10-01和反应器二10-02的温度相同或不同，控制一级质量流量计一4-01、一级质量流量计二4-02、一级质量流量计三4-03和一级质量流量计四4-04、一级质量流量计五4-05、一级质量流量计六4-06可以得到不同性质或类型的模拟气体。实验结束后，关闭除清扫气路N2的所有气源，打开一级针阀一3-01、一级针阀二3-02、一级针阀三3-03、一级针阀四3-04和一级针阀五3-05，进行气路吹扫。通过本次配气方法，可以实现两组不同性质或类型的吸附剂或催化剂性能的评价，即催化氧化NO的催化剂的性能评价、CO2和CH4分离的吸附剂的性能评价。
实施例3
如图3所示，是一种含有六个气路的吸附剂或催化剂性能评价系统的结构示意图。系统检验合格后，关闭一级针阀一3-01、一级针阀二3-02、一级针阀三3-03、一级针阀四3-04和一级针阀五3-05，关闭二级针阀五7-05、二级针阀六7-06、二级针阀七7-07、二级针阀八7-08、二级针阀九7-09、二级针阀十7-10，打开二级针阀一7-01、二级针阀二7-02、二级针阀三7-03、二级针阀四7-04和二级针阀十一7-11、二级针阀十二7-12，此配气方法可完成两组分别含有两个气路和四个气路的吸附剂或催化剂性能评价。第一组：含减压器的储气罐一1-01、含减压器的储气罐二1-02、含减压器的储气罐三1-03、含减压器的储气罐四1-04分别含有N2、O2、NO和NH3气体经减压器调节压力后，分别在一级质量流量计一4-01、一级质量流量计二4-02、一级质量流量计三4-03、一级质量流量计四4-04的控制下，进入混合器一8-01，混合均匀后即得模拟气体，之后经反应器一10-01到达检测装置12，催化剂装填于反应器一10-01，温控装置11可以控制反应器一10-01的温度，本组实验可以实现催化剂的脱硝性能的评价；第二组：含减压器的储气罐五1-05、含减压器的储气罐1-06分别含有CO2或NH3、N2气体经减压器调节压力后，分别在一级质量流量计4-05、一级质量流量计六4-06的控制下，进入混合器二8-02，之后经反应器二10-02到达检测装置12，吸附剂或催化剂装填于反应器二10-02，温控装置11可以对反应器二10-02进行程序升温控制，本组实验可以实现吸附剂或催化剂的酸碱性能的评价(CO2-TPD或NH3-TPD)。实验结束后，关闭除清扫气路N2的所有气源，打开一级针阀一3-01、一级针阀二3-02、一级针阀三3-03、一级针阀四3-04和一级针阀五3-05，进行气路吹扫。通过本次配气方法，可以同时实现吸附剂或催化剂的脱硝性能评价和吸附剂或催化剂的酸碱性能评价。
实施例4
如图3所示，是一种含有六个气路的吸附剂或催化剂性能评价系统的结构示意图。系统检验合格后，关闭一级针阀一3-01、一级针阀二3-02、一级针阀三3-03、一级针阀四3-04和一级针阀五3-05，关闭二级针阀六7-06、二级针阀七7-07、二级针阀八7-08、二级针阀九7-09、二级针阀十7-10、二级针阀十一7-11，打开二级针阀一7-01、二级针阀二7-02、二级针阀三7-03、二级针阀四7-04、二级针阀五7-05和二级针阀十二7-12。含减压器的储气罐一1-01、含减压器的储气罐二1-02、含减压器的储气罐三1-03、含减压器的储气罐四1-04、含减压器的储气罐五1-05分别含有N2、O2、NO、NH3和SO2气体经减压器调节压力后，分别在一级质量流量计一4-01、一级质量流量计二4-02、一级质量流量计三4-03、一级质量流量计四4-04、一级质量流量计五4-05的控制下，进入混合器一8-01，混合均匀后即得模拟气体，之后经反应器一10-01到达检测装置12，吸附剂或催化剂装填于反应器一10-01，温控装置11可以控制反应器一10-01的温度，本组实验可以实现在SO2存在条件下的吸附剂或催化剂的脱硝性能评价；实验结束后，关闭所有气源，打开一级针阀一3-01、一级针阀二3-02、一级针阀三3-03、一级针阀四3-04和一级针阀五3-05，可通过含减压器的储气罐六1-06对所有气路进行吹扫。通过本次配气方法，可以实现五个气路的吸附剂或催化剂的脱硝性能评价。
实施例5
如图4所示，混合器一8-01和二8-02出口端可分别设置二级质量流量计一13-01、二级质量流量计二13-02、二级质量流量计三13-03和二级质量流量计四13-04、二级质量流量计五13-05、二级质量流量计六13-06，分别经过多个反应器一10-01、反应器二10-02、反应器三10-03和反应器四10-04、反应器五10-05、反应器六10-06(含温控装置11)与气体检测装置12相连接，混合器一8-01和二8-02可分别设置安全泄气阀一09-01和安全泄气阀二09-02，是一种含有六个气路的多通道高通量吸附剂或催化剂性能评价系统。在实施例1、2、3和4的基础上，由混合器一8-01和混合器二8-02流出的混合均匀的模拟气体在二级质量流量计一13-01、二级质量流量计二13-02、二级质量流量计三13-03和二级质量流量计四13-04、二级质量流量计五13-05、二级质量流量计六13-06的控制下，分别经过装填吸附剂或催化剂的反应器一10-01、反应器二10-02、反应器三10-03和反应器四10-04、反应器五10-05、反应器六10-06，温控装置11可以同时控制反应器一10-01、反应器二10-02、反应器三10-03、反应器四10-04、反应器五10-05、反应器六10-06温度的相同或不同，反应后的气体进入气体检测装置12进行分析测试。实验结束后，关闭除清扫气路N2的所有气源，打开一级针阀一3-01、一级针阀二3-02、一级针阀三3-03、一级针阀四3-04和一级针阀五3-05，进行气路吹扫。通过本次配气方法，可以实现不同气体浓度、不同空速、不同反应物浓度、不同吸附剂或催化剂的多通道高通量吸附剂或催化剂性能的评价，很大程度上提高了对比实验的次数及工作效率。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于气固反应的配气系统，其特征在于：包括供气单元、气路组件、清扫气路组件、混合器(8)、安全泄气阀(9)、反应器(10)、温控装置(11)和气体检测装置(12)，其中，供气单元包括含减压器的储气罐(1)、一级三通接头(2)、一级质量流量计(4)和单向阀(5)，气路组件包括二级三通接头(6)和二级针阀(7)，清扫气路组件包括主管路和一级针阀(3)；含减压器的储气罐(1)经一级三通接头(2)与一级质量流量计(4)相连，一级三通接头(2)的另一端口经一级针阀(3)与清扫气路相连，一级质量流量计(4)后设置单向阀(5)，单向阀(5)后经一个二级三通接头(6)，再分别经两个二级针阀(7)与两个混合器(8)进气口连接，混合器(8)设有安全泄气阀(9)，混合器(8)出口端分别经过反应器(10)与气体检测装置(12)相连接，反应器(10)设置在温控装置(11)中。
2.根据权利要求1所述的一种用于气固反应的配气系统，其特征在于：所述配气系统包括三个以上供气单元。
3.根据权利要求1所述的一种用于气固反应的配气系统，其特征在于：所述清扫气路组件的主管路的两端分别与第一个供气单元和最后一个供气单元连接，所述主管路与第一个供气单元和其它供气单元连接管路上均设有一级针阀(3)。
4.根据权利要求1所述的一种用于气固反应的配气系统，其特征在于：该配气系统还包括二级质量流量计(13)，所述二级质量流量计(13)设置在混合器(8)与反应器(10)相连接的管路上。
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|---|---|---|---|---|
| CN108514817A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-09-11 | 湘潭大学 | 一种气态污染物净化的多功能实验装置 |
| CN108514817B (zh) * | 2018-06-27 | 2024-01-26 | 湘潭大学 | 一种气态污染物净化的多功能实验装置 |
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