[發明專利]固定床光熱反應器

在審

• 申請號: 201210454424.6
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN102921354A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 趙鐵英
• 申請（專利權）人: 天津市先權工貿發展有限公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;B01J19/12
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術領域

?本發明涉及一種催化劑反應性能測試的光反應設備技術，特別是涉及一種固定床光熱反應器。

背景技術

固定床光熱反應器是一種積分反應裝置，在催化劑反應性能測試方面具有廣泛的應用。光作為一種自然的能源形式，作用于催化劑樣品，特別是作用于對應光敏感的催化劑，可使得催化劑處于激發態，從而促進催化反應過程的發生。光催化具有自身獨特的優勢，相比于熱能，光子攜帶的巨大能量能完成熱能無法實現的化學反應過程。另外光催化的另一個特點是能量的選擇性，原則上單色光可選擇地激發反應物為所需要的激發態和振動形式，完成反應過程。然而對于一些需要較大能量的光的反應，往往常用的白色光（390-780?nm）和紫外光源（254?nm）可能無法滿足。另外光在催化反應的利用效率不大也限制它的應用。

光熱反應過程是將光和熱兩者結合起來，在一定的反應溫度，在光的輔助作用下，催化劑的反應性能一般遠高于單一的光催化和熱催化活性。因此要達到相同的反應活性，在光的參與作用下，可明顯地降低反應的溫度，這樣可提高反應的選擇性。反過來說，熱源的存在可以減低所需光源的能量，即在一定溫度下，使得原本需要在很高能量的光源作用的反應可以在常用的白色光（390-780?nm）和紫外光源（254?nm）完成。因此光熱反應器充分發揮了光和熱的協同作用，相互促進，具有較大的應用價值。

現今的光反應器主要用于光解制氫以及空氣污染物，有毒有機廢水等光降解過程中，反應一般在常溫下進行。光熱反應器及其相關應用在國內專利中鮮有涉及。申請號為200820160038.5的中國實用新型“工業化循環光反應設備”中提到，使用熱空氣循環系統對在光反應區的蛇形盤管中的液體進行保溫，在一定溫度實現物料光反應過程的進行，而顯然該反應過程為積分過程。而對于固定床反應器，如何結合光來實現微分反應過程則成為尚未解決的問題。因此固定床光熱反應器的開發和應用顯得非常重要，也很急迫。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的固定床光熱反應器，該光熱反應器基于設計中存在的問題，例如紫外燈管光源不能在高溫下工作，并且在發光過程中會發熱。因此就光熱反應器的結構進行比較特殊的設計，實現了熱源與光源在位置上良好的匹配。該光熱反應器的結構和制作工藝均較為簡單，反應爐的溫度可高達600?^oC以上，可滿足絕大部分的光熱反應的需求，具有廣泛的應用前景。

本發明提供的一種固定床光熱反應器主要包括反應爐、催化劑支撐篩板（或支撐反應管）、石英外層套管、石英發光燈套管和發光燈管。反應爐的至少一個側壁為爐瓦結構，可以對樣品進行加熱。發光燈管放置于反應爐的內部，其外部先套有一個（直徑較小的）?石英發光燈套管，再在該石英發光燈套管外套上一個（直徑較大的）石英外層套管，催化劑樣品則放置于（石英外層套管外側和反應爐內殼之間）支撐篩板上。從而實現對樣品的光熱反應性能的表征。反應爐的上下分別安裝有金屬頂蓋和金屬底蓋，在金屬頂蓋上有反應氣進口和冷氣出口，對應在金屬底蓋上有反應氣出口和冷氣進口。

本發明提供固定床光熱反應器，在光熱反應器工作時，由于加熱爐的溫度較高，熱量會通過石英外層套管內側和石英發光燈套管外側空間內的氣體分子向反應爐中心的光源擴散，由于氣體分子的傳熱限制，該空間內呈現出明顯的溫度梯度。當石英外層套管內測距離石英發光燈套管外側較遠或者中間存在真空空間時，只有較少量或極少量的熱量會傳遞到光源。與此同時可向石英發光燈套管內吹冷氣，進一步地降低發光燈管周圍的溫度，使其正常工作，延長其工作壽命。該光熱反應器的結構和制作工藝均較為簡單，反應爐的溫度可高達600-800?^oC以上，可滿足絕大部分的光熱反應的需求，具有廣泛的應用前景，是一種高效高壽命的固定床光熱反應器。

?

附圖說明

圖1為本發明的實施例1的固定床光熱反應器的A-A剖面結構示意圖。

圖2為本發明的實施例2的固定床光熱反應器的A-A剖面結構示意圖。

圖3為本發明的實施例3的固定床光熱反應器的A-A剖面結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖進行詳細說明

如圖所示，1-反應爐，2-催化劑支撐篩板，3-石英外層套管，4-石英發光燈套管，5-發光燈管，6-金屬頂蓋，7-金屬底蓋，8-反應氣進口，9-反應氣出口，10-冷氣進口，11-冷氣出口，12-接線，13-催化劑樣品，14-支撐反應管，15-反射壁。