CN208340683U - 一种制备碳氢化合物的简易实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种制备碳氢化合物的简易实验装置，包括电解水装置、气体混合器、固定床反应器、进样装置、温控系统和产品检测系统；所述电解水装置电解水反应得到的氢气与二氧化碳、氮气一同进入所述气体混合器，并在所述固定床反应器中进行反应，在气体反应时，由所述温控系统给固定床反应器加热，反应产物进入所述进样装置后，由所述产品检测系统分析检测；通过电解和催化反应的结合，利用水和二氧化碳为原料制备碳氢化合物，该实验室的研究对后续二氧化碳和水制备燃料意义重大，且装置简单、方便、安全，不需要复杂的设计。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种制备碳氢化合物的简易实验装置，特别是一种通过电解和催化反应结合，以水和二氧化碳为原料制备碳氢化合物的简易装置。
背景技术
二氧化碳的催化氢化反应是有效利用二氧化碳的一种途径，其利用水和二氧化碳为原料制备碳氢化合物，能够实现碳中心的还原，获得甲烷、乙烷等能源产品，。研究二氧化碳加氢合成碳氢化合物的热点大多集中在催化剂的选择上，催化剂的不同直接导致了产物的多样化。
二氧化碳具有极强的稳定性质，由于二氧化碳具有较高的电离能，在没有催化剂的作用，二氧化碳与氢气反应极其微弱，几乎检测不到反应的进行。选择一种适当的催化剂，使二氧化碳在其表面形成较低的活化能，促进二氧化碳形成更多的活性中间体，使得其与氢气催化合成低碳烯烃成为可能。
为了促进二氧化碳参与的化学反应，在进行二氧化碳的化学转化前，通常需要对其进行活化。二氧化碳加氢催化剂主要集中在过渡金属元素，如Fe、Co、Ni、Cu、Ru等。这些金属原子结构的特点为在外层只有1-2个电子，容易失去电子，从而使二氧化碳活化。二氧化碳一般现在过度金属M发生物理吸附，当M向二氧化碳提供电子后，二氧化碳双键发生变化，进而发生解离成CO和O。
与二氧化碳的非均相氢化固相反应相比，利用均相金属有机配合物催化二氧化碳的氢化反应条件相对温和，体系更为高效，也更易实现。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种构造简单，使用方便，安全的制备碳氢化合物的简易实验装置。
为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
一种制备碳氢化合物的简易实验装置，包括电解水装置、气体混合器、固定床反应器、进样装置、温控系统和产品检测系统；所述电解水装置与所述气体混合器连接，所述气体混合器与所述固定床反应器连接，所述温控系统用于控制所述固定床反应器的温度，所述进样装置与所述产品检测系统连接；其中，
所述气体混合器入口有三个通道，分别通入氢气、二氧化碳、氮气，所述通道分别设置有开关控制阀和质量流量计；所述气体混合器出口设置开关控制阀；所述固定床反应器包括过滤部分、反应部分；所述温控系统包括加热器和与固定床反应器相连的加热带。
优选地，所述进样装置包括控制阀、进样瓶和放置在进样瓶内部的内衬管，所述控制阀设置在进样装置的入口处，所述进样瓶内部设有底座，所述底座由第一部分和直径小于第一部分的第二部分组成，所述第一部分设有第一凹槽，所述第二部分设有与所述第一凹槽相连的第二凹槽，所述第一部分的直径等于所述进样瓶的内径，所述第二凹槽的内径等于所述内衬管的外径。
优选地，所述固定床反应器的过滤部分依次设置有石英砂、整体式吸附剂、垫圈、铁丝网和石棉网；石英砂过滤细小的灰尘颗粒，整体式吸附剂吸附氮气，氮气不作为反应物，铁丝网和石棉网承托块状催化剂，垫圈用于防止气体未经催化剂反应直接通过。
优选地，本实用新型的一种制备碳氢化合物的简易实验装置还包括纯净水槽，所述纯净水槽与所述电解水装置连接。
优选地，所述产品检测系统为气相色谱。
优选地，所述电解水装置设置有石棉隔膜，电解水反应时加入强电解质。
本实用新型的有益效果：通过电解和催化反应的结合，利用水和二氧化碳为原料制备碳氢化合物，反应前向装置内通氮气，排除空气中的其他影响因素，且通过控制二氧化碳、氢气的进气比例与速度，可以改变生成的产物；且具备产物的产品检测系统，时刻观察产物生成情况；该实验室的研究对后续二氧化碳和水制备燃料意义重大，且装置简单、方便、安全，不需要复杂的设计。
附图说明
图1为一种制备碳氢化合物的简易实验装置连接示意图；
图2为所述固定床反应器的结构示意图。
具体实施方式
参照图1-2对本实用新型的做进一步的详细描述。
实施例1
一种制备碳氢化合物的简易实验装置，包括电解水装置2、气体混合器3、固定床反应器5、进样装置8、温控系统7和产品检测系统6；电解水装置2电解水反应得到的氢气与二氧化碳、氮气一同进入气体混合器3，并在固定床反应器5中进行反应，在气体反应时，由所述温控系统7给固定床反应器5加热，反应产物进入进样装置8后，由气相色谱(6)分析检测；其中
所述气体混合器3入口有三个通道，与电解水装置2的氢气出气口、二氧化碳瓶11、氮气瓶12连接，分别通过氢气、二氧化碳、氮气，每个通道上设置有开关控制阀9和质量流量计10；气体混合器3出口设置开关控制阀9；
所述固定床反应器5包括过滤部分、反应部分；滤部分依次设置有石英砂501、整体式吸附剂502、垫圈503、铁丝网和石棉网505；所述温控系统7包括加热器和与固定床反应器5相连的加热带。
所述进样装置包括8控制阀、进样瓶和放置在进样瓶内部的内衬管，所述开关控制阀设置在进样装置的入口处，所述进样瓶内部设有底座，所述底座由第一部分和直径小于第一部分的第二部分组成，所述第一部分设有第一凹槽，所述第二部分设有与所述第一凹槽相连的第二凹槽，所述第一部分的直径等于所述进样瓶的内径，所述第二凹槽的内径等于所述内衬管的外径。
反应开始时先打开氮气瓶12前后开关，向反应器内用高纯氮吹至少30min，氢气和二氧化碳均以5mL/min的流量进入，反应温度为200～600℃。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不是对本实用新型专利范围的限制，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种制备碳氢化合物的简易实验装置，其特征在于：包括电解水装置(2)、气体混合器(3)、固定床反应器(5)、进样装置(8)、温控系统(7)和产品检测系统(6)；所述电解水装置(2)与所述气体混合器(3)连接，所述气体混合器(3)与所述固定床反应器(5)连接，所述温控系统(7)用于控制所述固定床反应器(5)的温度，所述进样装置(8)与所述产品检测系统(6)连接；其中，
所述气体混合器(3)入口有三个通道，分别通入氢气、二氧化碳、氮气，所述通道分别设置有开关控制阀(9)和质量流量计(10)；所述气体混合器(3)出口设置开关控制阀(9)；
所述固定床反应器(5)包括过滤部分、反应部分；所述温控系统(7)包括加热器和与固定床反应器(5)相连的加热带。
2.根据权利要求1所述的一种制备碳氢化合物的简易实验装置，其特征在于，所述进样装置包括(8)控制阀、进样瓶和放置在进样瓶内部的内衬管，所述控制阀设置在进样装置的入口处，所述进样瓶内部设有底座，所述底座由第一部分和直径小于第一部分的第二部分组成，所述第一部分设有第一凹槽，所述第二部分设有与所述第一凹槽相连的第二凹槽，所述第一部分的直径等于所述进样瓶的内径，所述第二凹槽的内径等于所述内衬管的外径。
3.根据权利要求1所述的一种制备碳氢化合物的简易实验装置，其特征在于，所述固定床反应器(5)的过滤部分依次设置有石英砂(501)、整体式吸附剂(502)、垫圈(503)、铁丝网和石棉网(505)。
4.根据权利要求1所述的一种制备碳氢化合物的简易实验装置，其特征在于，还包括纯净水槽(1)，所述纯净水槽(1)与所述电解水装置(2)连接。
5.根据权利要求1所述的一种制备碳氢化合物的简易实验装置，其特征在于，所述产品检测系统(6)为气相色谱。
6.根据权利要求1所述的一种制备碳氢化合物的简易实验装置，其特征在于，所述电解水装置(2)设置有石棉隔膜。
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