CN212364205U - 一种催化剂评价装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及催化剂评价技术领域，公开一种催化剂评价装置。所述催化剂评价装置包括反应釜、盖体、进样组件、加热组件、催化剂筐、搅拌组件和分析天平，反应釜内储存有溶剂，盖体其罩设于反应釜上，以形成密封空间。进样组件的输入端可输入合成气和丙烯，进样组件的输出端和催化剂筐均浸入溶剂中，加热组件包括金属丝，金属丝缠绕于反应釜上，催化剂筐包括内滤网、外滤网和环盖，内滤网和外滤网均与环盖连接，内滤网和外滤网之间装填有催化剂，环盖安装于反应釜内，搅拌组件包括磁子，磁子可转动地设置于反应釜的底壁上，反应釜放置于分析天平上。催化剂筐避免了催化剂粉碎的发生，分析天平能够测定进料量，减小了催化剂催化性能的评价误差。

Description

一种催化剂评价装置

技术领域

本实用新型涉及催化剂评价技术领域，尤其涉及一种催化剂评价装置。

背景技术

催化剂是化学工业中重要的触媒，从一定程度上制约着生产能力。对催化剂的催化性能的衡量，主要是通过对催化剂的活性、选择性和寿命的综合指标进行评价。催化剂评价装置是催化剂研发、生产、使用过程中必须使用的关键设备，能够快速、准确、简便地评价催化剂的催化性能，以保证催化剂稳定的使用性能。

以丁辛醇羰基合成反应为例，在其生产过程中，原料为丙烯、一氧化碳和氢气的合成气，催化剂为铑系催化剂。由于原料为气体，不易于检测进料量，因此，现有的催化剂评价装置常采用常温下为液体的己烯为原料，且催化剂以分散态存在，容易使得催化剂粉碎，造成催化剂催化性能的评价结果误差大。

因此，亟需提供一种催化剂评价装置，以解决上述问题。

实用新型内容

基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种催化剂评价装置，以解决现有的催化剂评价装置评价结果误差大的问题。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种催化剂评价装置，包括：

反应釜，其被配置为储存溶剂；

盖体，其罩设于所述反应釜上，以形成密封空间；

进样组件，其输入端伸出所述密封空间，并可输入合成气和丙烯，所述进样组件的输出端浸入所述溶剂中；

加热组件，其包括金属丝，所述金属丝缠绕于所述反应釜上；

催化剂筐，其浸入所述溶剂中，所述催化剂筐包括内滤网、外滤网和环盖，所述内滤网和所述外滤网均与环盖连接，所述内滤网和所述外滤网之间装填有催化剂，所述环盖安装于所述反应釜内；

搅拌组件，其包括磁子，所述磁子可转动地设置于所述反应釜的底壁上；

分析天平，所述反应釜放置于所述分析天平上。

进一步地，所述环盖的数量为两个，所述内滤网的两端均设置有所述环盖。

进一步地，所述催化剂筐还包括支柱，所述支柱设置于所述内滤网和所述外滤网之间，且分别与所述内滤网、所述外滤网和所述环盖连接。

进一步地，所述催化剂评价装置还包括安装孔板，所述安装孔板包括安装板，所述安装板安装于所述反应釜内，所述环盖安装于所述安装板上。

进一步地，所述安装板上开设有多个通孔，所述通孔和所述催化剂筐一一对应设置。

进一步地，所述反应釜包括内层和外层，所述溶剂设置于所述内层内，所述金属丝位于所述内层和所述外层之间，所述金属丝缠绕于所述内层的外壁上。

进一步地，所述进样组件包括第一进样支管、第二进样支管和进样主管，所述第一进样支管和所述第二进样支管均穿过所述盖体，并与所述进样主管连通，所述第一进样支管能够输入所述合成气，所述第二进样支管能够输入丙烯，所述进样主管的一端浸入所述溶剂中。

进一步地，所述催化剂评价装置还包括气体置换组件，所述气体置换组件包括进气管和排气管，所述进气管和所述排气管的端部均伸入所述反应釜内，且均位于所述溶剂的液面上方。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的催化剂评价装置包括反应釜、盖体、进样组件、加热组件、催化剂筐、搅拌组件和分析天平，反应釜内储存有溶剂，盖体其罩设于反应釜上，以形成密封空间，丁辛醇羰基合成反应在该密封空间内发生。进样组件的输入端伸出密封空间，并可输入合成气和丙烯，进样组件的输出端和催化剂筐均浸入溶剂中，便于丁辛醇羰基合成反应的进行。加热组件包括金属丝，金属丝缠绕于反应釜上，催化剂筐包括内滤网、外滤网和环盖，内滤网和外滤网均与环盖连接，内滤网和外滤网之间装填有催化剂，环盖安装于反应釜内，搅拌组件包括磁子，磁子可转动地设置于反应釜的底壁上，反应釜放置于分析天平上。反应原料(合成气和丙烯)通过进样组件进入上述密闭空间内，在金属丝的加热下达到反应温度，并在催化剂的催化下发生反应。磁子的转动，改善了溶剂与反应原料的溶解和扩散，提高了气液接触效果，使得溶剂与反应原料混合均匀，便于丁辛醇羰基合成反应的进行；内滤网内、外滤网外均浸入混合有反应原料的溶剂中，增大了催化剂与反应原料的接触面积，也避免了因搅拌组件的搅拌导致的催化剂粉碎情况的发生；分析天平能够检测反应前后反应釜的重量变化，满足了以气体为原料的反应体系进料量的测定，减小了催化剂催化性能的评价结果的误差。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本实用新型具体实施方式提供的催化剂评价装置的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的催化剂筐的结构示意图。

图中：

100-溶剂；200-催化剂；

1-反应釜；2-盖体；3-进样组件；4-加热组件；5-催化剂筐；6-安装孔板；7-搅拌组件；8-气体置换组件；9-分析天平；

11-内层；12-外层；31-第一进样支管；32-第二进样支管；33-进样主管；34-压力传感器；41-金属丝；42-温度传感器；51-内滤网；52-外滤网；53-支柱；54-环盖；61-安装板；62-通孔；71-磁子；81-进气管；82-排气管。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1-图2所示，本实施方式提供一种催化剂评价装置，该催化剂评价装置包括反应釜1、盖体2、进样组件3、加热组件4、催化剂筐5、搅拌组件7和分析天平9，反应釜1内储存有溶剂100，盖体2其罩设于反应釜1上，以形成密封空间，丁辛醇羰基合成反应在该密封空间内发生。进样组件3将反应原料输入该密闭空间内，加热组件4提供丁辛醇羰基合成反应的反应温度，催化剂筐5用于装填催化剂200，搅拌组件7用于改善溶剂100与反应原料的溶解和扩散，分析天平9能够检测反应前后反应釜1的重量变化，以得到丙烯的转化率。

具体地，进样组件3的输入端伸出密封空间，并可输入合成气和丙烯，进样组件3的输出端和催化剂筐5均浸入溶剂100中，便于丁辛醇羰基合成反应的进行。加热组件4包括金属丝41，金属丝41缠绕于反应釜1上，催化剂筐5包括内滤网51、外滤网52和环盖54，内滤网51和外滤网52均与环盖54连接，内滤网51和外滤网52之间装填有催化剂200，环盖54安装于反应釜1内，搅拌组件7包括磁子71，磁子71可转动地设置于反应釜1的底壁上，反应釜1放置于分析天平9上。反应原料(合成气和丙烯)通过进样组件3进入上述密闭空间内，在金属丝41的加热下达到反应温度，并在催化剂200的催化下发生反应。磁子71的转动，改善了溶剂100与反应原料的溶解和扩散，提高了气液接触效果，使得溶剂100与反应原料混合均匀，便于丁辛醇羰基合成反应的进行；内滤网51内、外滤网52外均浸入混合有反应原料的溶剂100中，增大了催化剂200与反应原料的接触面积，也避免了因搅拌组件7的搅拌导致的催化剂200粉碎情况的发生；分析天平9能够检测反应前后反应釜1的重量变化，满足了以气体为原料的反应体系进料量的测定，减小了催化剂200催化性能的评价结果的误差。

需要注意的是，本实施方式对如何驱动磁子71转动的方式未作限定，可通过电机驱动，采用其他常用的方式也可，只要能够驱动磁子71转动，以达到搅拌均匀的目的即可。

本实施方式中，催化剂200可为铑系催化剂，溶剂100可为丁醛，但是也不限定于此。

进一步地，加热组件4还包括温度传感器42，温度传感器42设置于反应釜1的内壁上，且浸入溶剂100中，温度传感器42用于检测溶剂100的温度。具体地，温度传感器42的型号为HEL-716-U-0-12-00。

当然，为了防止反应釜1的温度传递给分析天平9，对分析天平9造成损坏，可在分析天平9和反应釜1之间设置隔热层。

如图1所示，催化剂评价装置还包括安装孔板6，安装孔板6包括安装板61，安装板61安装于反应釜1内，环盖54安装于安装板61上。具体地，安装板61浸入溶剂100中。

进一步地，安装板61上开设有多个通孔62，通孔62和催化剂筐5一一对应设置。通孔62的设置，便于溶剂100流入催化剂筐5内。

进一步地，反应釜1包括内层11和外层12，溶剂100设置于内层11内，金属丝41位于内层11和外层12之间，金属丝41缠绕于内层11的外壁上。反应釜1的双层设置，对金属丝41起到保护作用，且起到一定的隔热作用，减少金属丝41的热量损失。

进一步地，进样组件3包括第一进样支管31、第二进样支管32和进样主管33，第一进样支管31和第二进样支管32均穿过盖体2，并与进样主管33连通，第一进样支管31能够输入合成气，第二进样支管32能够输入丙烯，进样主管33的一端浸入溶剂100中。反应原料经过第一进样支管31和第二进样支管32，进入进样主管33中，并经由进样主管33，与溶剂100发生溶解和扩散。

进一步地，进样组件3还包括压力传感器34，压力传感器34设置于反应釜1的内壁上，且位于溶剂100的液面上方，用于检测反应釜1内的压强。具体地，压力传感器34的型号为VIVO1091。

进一步地，催化剂评价装置还包括气体置换组件8，气体置换组件8包括进气管81和排气管82，进气管81和排气管82的端部均伸入反应釜1内，且均位于溶剂100的液面上方。进气管81内可通入氮气，排气管82内可排出反应釜1内的空气，防止空气对丁辛醇羰基合成反应产生影响，保证催化剂200的催化性能的评价结果的准确性。

如图2所示，环盖54的数量为两个，内滤网51的两端均设置有环盖54。

进一步地，催化剂筐5还包括支柱53，支柱53设置于内滤网51和外滤网52之间，且分别与内滤网51、外滤网52和环盖54连接。

本实用新型提供的催化剂评价装置的工作过程具体如下：

1)将称量准确的催化剂200和溶剂100放入反应釜1内，安装好反应釜1；

2)使用氮气对反应釜1进行气体置换：氮气从进气管81进入反应釜1内，持续通入氮气，将反应釜1内的空气赶出该反应釜1外，反应釜1内的空气由排气管82排出反应釜1外；

3)用一氧化碳和氢气的合成气进行置换：合成气通过第一进样支管31进入反应釜1内，与溶剂100发生溶解和扩散，并驱赶溶剂100液面上方的氮气，直至氮气完全排出反应釜1外，称取此时的重量m1；

4)通过第二进样支管32通入丙烯气至1.0Mpa，称取此时的重量为m2；

5)继续通入合成气至1.7-1.8Mpa，通过加热组件4将反应釜1升温至80℃(温度传感器42监测)，开启搅拌组件7，通过压力传感器34观察压力变化，压力低时通入合成气，始终保持压力不变；

6)反应1小时结束，停止搅拌，将反应釜1降至室温，缓开放空，将反应釜1内的剩余气体排出，待压力传感器34的显示数值为零时，称取此时的重量m3。

丙烯重量＝m2-m1，N1＝(m2-m1)/M1；

产物丁醛重量＝m3-m1，N2＝(m3-m1)/M2；

丙烯转化率＝N2/N1*100％，

式中：N1为丙烯的摩尔量，M1为丙烯的分子量，N2为产物丁醛的摩尔量，M2为丁醛的分子量。

通过丙烯转化率来评价催化剂200的催化性能，以保证催化剂200稳定的使用性能。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施方式及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施方式，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施方式对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施方式，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施方式，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种催化剂评价装置，其特征在于，包括：

反应釜(1)，其被配置为储存溶剂(100)；

盖体(2)，其罩设于所述反应釜(1)上，以形成密封空间；

进样组件(3)，其输入端伸出所述密封空间，并可输入合成气和丙烯，所述进样组件(3)的输出端浸入所述溶剂(100)中；

加热组件(4)，其包括金属丝(41)，所述金属丝(41)缠绕于所述反应釜(1)上；

催化剂筐(5)，其浸入所述溶剂(100)中，所述催化剂筐(5)包括内滤网(51)、外滤网(52)和环盖(54)，所述内滤网(51)和所述外滤网(52)均与所述环盖(54)连接，所述内滤网(51)和所述外滤网(52)之间装填有催化剂(200)，所述环盖(54)安装于所述反应釜(1)内；

搅拌组件(7)，其包括磁子(71)，所述磁子(71)可转动地设置于所述反应釜(1)的底壁上；

分析天平(9)，所述反应釜(1)放置于所述分析天平(9)上。

2.根据权利要求1所述的催化剂评价装置，其特征在于，所述环盖(54)的数量为两个，所述内滤网(51)的两端均设置有所述环盖(54)。

3.根据权利要求2所述的催化剂评价装置，其特征在于，所述催化剂筐(5)还包括支柱(53)，所述支柱(53)设置于所述内滤网(51)和所述外滤网(52)之间，且分别与所述内滤网(51)、所述外滤网(52)和所述环盖(54)连接。

4.根据权利要求1所述的催化剂评价装置，其特征在于，所述催化剂评价装置还包括安装孔板(6)，所述安装孔板(6)包括安装板(61)，所述安装板(61)安装于所述反应釜(1)内，所述环盖(54)安装于所述安装板(61)上。

5.根据权利要求4所述的催化剂评价装置，其特征在于，所述安装板(61)上开设有多个通孔(62)，所述通孔(62)和所述催化剂筐(5)一一对应设置。

6.根据权利要求1所述的催化剂评价装置，其特征在于，所述反应釜(1)包括内层(11)和外层(12)，所述溶剂(100)设置于所述内层(11)内，所述金属丝(41)位于所述内层(11)和所述外层(12)之间，所述金属丝(41)缠绕于所述内层(11)的外壁上。

7.根据权利要求1所述的催化剂评价装置，其特征在于，所述进样组件(3)包括第一进样支管(31)、第二进样支管(32)和进样主管(33)，所述第一进样支管(31)和所述第二进样支管(32)均穿过所述盖体(2)，并与所述进样主管(33)连通，所述第一进样支管(31)能够输入所述合成气，所述第二进样支管(32)能够输入丙烯，所述进样主管(33)的一端浸入所述溶剂(100)中。

8.根据权利要求1所述的催化剂评价装置，其特征在于，所述催化剂评价装置还包括气体置换组件(8)，所述气体置换组件(8)包括进气管(81)和排气管(82)，所述进气管(81)和所述排气管(82)的端部均伸入所述反应釜(1)内，且均位于所述溶剂(100)的液面上方。

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