CN208140650U - 一种甲醇分解实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型所述甲醇分解实验装置，包括氮气气瓶、气体干燥净化器、质量流量计、甲醇饱和器、甲醇分解反应器、冷凝器、湿式气体流量计及气相色谱分析仪，氮气气瓶的出气口通过管路与气体干燥净化器的进气口连通，连通管路上安装有稳压阀，所述气体干燥净化器的出气口通过管路与甲醇饱和器的进气口连通，连通气体干燥净化器出气口与甲醇饱和器进气口的管路上安装有质量流量计，所述甲醇饱和器的出气口通过管路与甲醇分解反应器的进气口连通，所述甲醇分解反应器的出气口通过管路与冷凝器的进气口连通，所述冷凝器的出气口通过分支管路分别与湿式气体流量计和气相色谱分析仪连通。该装置可连续测定不同条件下甲醇分解率及产物的选择性。
Description
技术领域
本实用新型属于实验室用器材领域，涉及一种甲醇分解实验装置。
背景技术
当今社会面临着如何解决能源、环境、健康和可持续发展问题，清洁能源的开发应用受到广泛关注。甲醇催化分解制CO和H2是甲醇能源研究的重要途径。流动法测定甲醇分解催化剂的活性实验已作为物理化学综合性或设计性实验。了解和掌握催化剂的制备和性能评价方法对于学生的综合能力培养是有重要意义。目前并没有专门用于甲醇分解试验用的装置，实验室使用主要由稳压管、转子流量计等组成的流量控制系统进行实验。但这些仪器组合复杂，实验过程中稳定性差，操作难度大，很难控制气体流速在整个实验中保持恒定，从而影响了实验结果的准确性。并且，反应器温度的控制和调节也很难满足化学反应的要求。通过控制水浴的温度来计算甲醇饱和蒸汽的压力和浓度，误差较大。还存在产物分析方法单一等问题。以上因素限制了该多相催化反应实验的推广和普及。因此，研制发明一种甲醇分解实验装置具有重要的实际意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种甲醇分解实验装置，该装置不仅结构简单，操作方便，各参数控制准确稳定，而且可连续测定不同温度条件、空速条件、不同甲醇浓度等条件下甲醇分解率及产物的选择性。
本发明所述甲醇分解实验装置，包括氮气气瓶、气体干燥净化器、质量流量计、甲醇饱和器、甲醇分解反应器、冷凝器、湿式气体流量计及气相色谱分析仪，所述氮气气瓶的出气口通过管路与气体干燥净化器的进气口连通，连通氮气气瓶出气口与气体干燥净化器进气口的管路上安装有稳压阀，所述气体干燥净化器的出气口通过管路与甲醇饱和器的进气口连通，连通气体干燥净化器出气口与甲醇饱和器进气口的管路上安装有质量流量计，所述甲醇饱和器的出气口通过管路与甲醇分解反应器的进气口连通，所述甲醇分解反应器的出气口通过管路与冷凝器的进气口连通，所述冷凝器的出气口通过分支管路分别与湿式气体流量计和气相色谱分析仪连通，并在分支管路的分支处安装三通阀实现气体流向的选择。
上述甲醇分解实验装置，所述甲醇饱和器由一端封闭的不锈钢管、缠绕在不锈钢管外壁的加热带及第一热电偶、温度显示控制器、进气管、出气管组成，所述加热带与温度显示控制器连接，所述第一热电偶一端插入加热带中，另一端与温度显示控制器连接，所述进气管、出气管分别插入不锈钢管并固定。
上述甲醇分解实验装置，所述进气管下端与不锈钢管管口之间的间距为不锈钢管深度的五分之四，所述出气管下端与不锈钢管管口之间的间距为不锈钢管深度的三分之一。
上述甲醇分解实验装置，所述甲醇分解反应器由立式管式炉、石英反应管、第二热电偶、第三热电偶、程序升温控制仪和温度显示器组成，所述石英反应管中部放置有催化剂并位于立式管式炉的恒温区内，第二热电偶一端插入催化剂中用以测量催化剂床层的温度，另一端与温度显示器连接，第三热电偶一端位于立式管式炉恒温区中，另一端与程序升温控制仪相连。
上述甲醇分解实验装置，所述气体干燥净化器为装有分子筛的管式容器，其进气口设置在管式容器底部，出气口设置在管式容器顶部。
上述甲醇分解实验装置，所述冷凝器由装有冰盐的杜瓦瓶和冷凝管路组成，所述冷凝管路两端分别与冷凝器的进气口和出气口连通，且在杜瓦瓶中迂回式布置。
实验时，氮气气瓶出来的氮气经稳压阀后气流稳定，稳定的氮气经气体干燥净化器除去氮气中的杂质和水汽，通过质量流量计控制流量的大小，一定流速的氮气流通过甲醇饱和器带出甲醇饱和蒸汽，氮气和甲醇蒸汽流流入石英反应管，在催化剂作用下发生分解反应，生成产物流出经冷凝器冷凝产物中的水汽及未反应的甲醇，经冷凝后的产物气体通过三通阀进行转换检测。三通阀与湿式气体流量计相通时对产物总量进行计算，可算出甲醇的分解率。三通阀与气相色谱分析仪相通时，可对产物的成分及对应的浓度进行分析，可计算出甲醇分解的选择性。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型所述甲醇分解装置可连续测试不同温度下甲醇分解率及产物的选择性，以及可测试不同空速条件和不同初始浓度条件下甲醇的分解率及产物的选择性。
2、本实用新型所述甲醇分解装置通过质量流量计快速准确控制载气的流速，提高实验结果的准确性和稳定性。
3、本实用新型所述甲醇分解装置通过程序升温控制仪和热电偶的使用可控制和显示催化剂的温度。
4、本实用新型所述甲醇分解装置结构、流程简单，操作方便，实用性强。
附图说明
图1为本实用新型所述甲醇分解实验装置的整体结构示意图；
图2为甲醇饱和器的结构示意图；
图3为甲醇分解反应器的结构示意图；
图4为冷凝器的结构示意图。
图中，1-氮气气瓶，2-稳压阀，3-气体干燥净化器，4-质量流量计，5-甲醇饱和器，5-1- 进气管，5-2-出气管，5-3-加热带，5-4-温度显示控制器，5-5不锈钢管，5-6-第一热电偶， 6-甲醇分解反应器，6-1-立式管式炉，6-2-石英反应管，6-3-催化剂，6-4-第二热电偶，6-5-第三热电偶，6-6-程序升温控制仪，6-7-温度显示器，7-冷凝器，7-1-杜瓦瓶，7-2-冷凝管路，8- 三通阀，9-湿式气体流量计，10-气相色谱分析仪，11-气压表。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本实用新型所述甲醇分解实验装置做进一步说明。
本实施例中，甲醇分解实验装置如图1所示，包括氮气气瓶1、气体干燥净化器3、质量流量计4、甲醇饱和器5、甲醇分解反应器6、冷凝器7、湿式气体流量计9及气相色谱分析仪10，所述氮气气瓶带有气压表11，其出气口通过管路与气体干燥净化器3的进气口连通，连通氮气气瓶出气口与气体干燥净化器进气口的管路上安装有稳压阀2，所述气体干燥净化器的出气口通过管路与甲醇饱和器的进气口连通，连通气体干燥净化器出气口与甲醇饱和器进气口的管路上安装有质量流量计4，所述甲醇饱和器的出气口通过管路与甲醇分解反应器的进气口连通，所述甲醇分解反应器的出气口通过管路与冷凝器的进气口连通，所述冷凝器的出气口通过分支管路分别与湿式气体流量计和气相色谱分析仪连通，并在分支管路的分支处安装三通阀8实现气体流向的选择。
所述甲醇饱和器5如图2所示，由一端封闭的不锈钢管5-5、缠绕在不锈钢管外壁的加热带5-3及第一热电偶5-6、温度显示控制器5-4、进气管5-1、出气管5-2组成，所述加热带与温度显示控制器连接，所述第一热电偶一端插入加热带中，另一端与温度显示控制器连接，所述进气管、出气管分别插入不锈钢管并固定。所述进气管5-1下端与不锈钢管管口之间的间距为不锈钢管深度的五分之四，所述出气管5-2下端与不锈钢管管口之间的间距为不锈钢管深度的三分之一。
所述甲醇分解反应器6如图3所示，由立式管式炉6-1、石英反应管6-2、第二热电偶6-4、第三热电偶6-5和程序升温控制仪6-6和温度显示器6-7组成，所述石英反应管中部放置有催化剂6-3并位于立式管式炉的恒温区内，第二热电偶6-4一端插入催化剂中用以测量催化剂床层的温度，另一端与温度显示器6-7连接，第三热电偶6-5一端位于立式管式炉恒温区中，另一端与程序升温控制仪6-6相连。
所述气体干燥净化器3为装有分子筛的管式容器，其进气口设置在管式容器底部，出气口设置在管式容器顶部。
所述冷凝器7如图4所示，由装有冰盐的杜瓦瓶7-1和冷凝管7-2路组成，所述冷凝管路两端分别与冷凝器的进气口和出气口连通，且在杜瓦瓶中迂回式布置。
Claims (10)
1.一种甲醇分解实验装置，其特征在于包括氮气气瓶(1)、气体干燥净化器(3)、质量流量计(4)、甲醇饱和器(5)、甲醇分解反应器(6)、冷凝器(7)、湿式气体流量计(9)及气相色谱分析仪(10)，所述氮气气瓶的出气口通过管路与气体干燥净化器的进气口连通，连通氮气气瓶出气口与气体干燥净化器进气口的管路上安装有稳压阀(2)，所述气体干燥净化器的出气口通过管路与甲醇饱和器的进气口连通，连通气体干燥净化器出气口与甲醇饱和器进气口的管路上安装有质量流量计(4)，所述甲醇饱和器的出气口通过管路与甲醇分解反应器的进气口连通，所述甲醇分解反应器的出气口通过管路与冷凝器的进气口连通，所述冷凝器的出气口通过分支管路分别与湿式气体流量计和气相色谱分析仪连通，并在分支管路的分支处安装三通阀(8)实现气体流向的选择。
2.根据权利要求1所述甲醇分解实验装置，其特征在于所述甲醇饱和器(5)由一端封闭的不锈钢管(5-5)、缠绕在不锈钢管外壁的加热带(5-3)及第一热电偶(5-6)、温度显示控制器(5-4)、进气管(5-1)、出气管(5-2)组成，所述加热带与温度显示控制器连接，所述第一热电偶一端插入加热带中，另一端与温度显示控制器连接，所述进气管、出气管分别插入不锈钢管并固定。
3.根据权利要求2所述甲醇分解实验装置，其特征在于所述进气管(5-1)下端与不锈钢管管口之间的间距为不锈钢管深度的五分之四，所述出气管(5-2)下端与不锈钢管管口之间的间距为不锈钢管深度的三分之一。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述甲醇分解实验装置，其特征在于所述甲醇分解反应器(6)由立式管式炉(6-1)、石英反应管(6-2)、第二热电偶(6-4)、第三热电偶(6-5)、程序升温控制仪(6-6)和温度显示器(6-7)组成，所述石英反应管中部放置有催化剂(6-3)并位于立式管式炉的恒温区内，第二热电偶(6-4)一端插入催化剂中用以测量催化剂床层的温度，另一端与温度显示器(6-7)连接，第三热电偶(6-5)一端位于立式管式炉恒温区中，另一端与程序升温控制仪(6-6)相连。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述甲醇分解实验装置，其特征在于所述气体干燥净化器(3)为装有分子筛的管式容器，其进气口设置在管式容器底部，出气口设置在管式容器顶部。
6.根据权利要求4所述甲醇分解实验装置，其特征在于所述气体干燥净化器(3)为装有分子筛的管式容器，其进气口设置在管式容器底部，出气口设置在管式容器顶部。
7.根据权利要求1～3中任一权利要求所述甲醇分解实验装置，其特征在于所述冷凝器(7)由装有冰盐的杜瓦瓶和冷凝管路组成，所述冷凝管路两端分别与冷凝器的进气口和出气口连通，且在杜瓦瓶中迂回式布置。
8.根据权利要求4所述甲醇分解实验装置，其特征在于所述冷凝器(7)由装有冰盐的杜瓦瓶(7-1)和冷凝管路(7-2)组成，所述冷凝管路两端分别与冷凝器的进气口和出气口连通，且在杜瓦瓶中迂回式布置。
9.根据权利要求5所述甲醇分解实验装置，其特征在于所述冷凝器(7)由装有冰盐的杜瓦瓶(7-1)和冷凝管路(7-2)组成，所述冷凝管路两端分别与冷凝器的进气口和出气口连通，且在杜瓦瓶中迂回式布置。
10.根据权利要求6所述甲醇分解实验装置，其特征在于所述冷凝器(7)由装有冰盐的杜瓦瓶(7-1)和冷凝管路(7-2)组成，所述冷凝管路两端分别与冷凝器的进气口和出气口连通，且在杜瓦瓶中迂回式布置。
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