[發(fā)明專利]一種三通道自動化CO氣相氧化偶聯(lián)制備草酸酯的催化劑評價裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410141326.6
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103901131A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐忠寧;郭國聰;彭思艷;王志巧;呂冬梅;陳青松;王明盛;姚元根
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/06;G01N30/68;G01N35/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 周義剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑開發(fā)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三通道自動化CO氣相氧化偶聯(lián)制備草酸酯的催化劑評價裝置和催化劑評價方法。

背景技術(shù)

乙二醇是一種極其重要的、戰(zhàn)略性大宗化工基本原料。我國每年的需求量為1000多萬噸，而產(chǎn)能僅為300多萬噸，供需矛盾十分突出，大量需要進口。煤制乙二醇技術(shù)對于緩解我國乙二醇的供需矛盾和高效清潔利用煤炭資源具有重大意義。CO氣相氧化偶聯(lián)制備草酸酯是煤制乙二醇技術(shù)中實現(xiàn)無機物CO到有機物草酸酯轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵步驟。

CO氣相氧化偶聯(lián)制備草酸酯的反應(yīng)原理如下：

2CO+2RONO=(ROCO)₂+2NO(R=CH₃-或CH₃CH₂-)

原料為氣態(tài)的CO和亞硝酸酯，主產(chǎn)物為有機物草酸酯，副產(chǎn)物為碳酸二甲酯、乙酸甲酯、甲酸甲酯和甲醇。

草酸二甲酯的沸點為174℃，熔點為54℃，室溫下為固體。

草酸二乙酯的沸點為185℃，熔點為-41℃，室溫下為液體。

現(xiàn)有的CO氣相氧化偶聯(lián)制備草酸酯的催化劑評價裝置主要是采用單反應(yīng)器加單加熱爐的方式，首先通過冷凝將產(chǎn)物收集下來，然后再通過打針進樣分析來計算產(chǎn)物的選擇性，未冷凝氣體直接進氣相色譜分析來計算原料CO的轉(zhuǎn)化率。

現(xiàn)有的CO氣相氧化偶聯(lián)制備草酸酯的催化劑評價裝置主要存在以下四方面的問題：1、一次只能評價一個催化劑，催化劑評價效率非常低，嚴重影響了催化劑的開發(fā)速度；2、通過冷凝收集產(chǎn)物并打針進樣的分析方式效率低下，需要專人守候在裝置邊定時取樣分析；3、產(chǎn)物分析與原料氣體分析不同步，造成分析數(shù)據(jù)不嚴謹；4、需要配備兩臺氣相色譜，一臺配置氫火焰離子化檢測器和毛細管柱，用于分析有機產(chǎn)物，另一臺配置熱導檢測器和填充柱，用于分析未冷凝氣體，資金投入較大。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的CO氣相氧化偶聯(lián)制備草酸酯的催化劑評價裝置和催化劑評價方法存在的不足和問題，本發(fā)明提供了一種三通道自動化CO氣相氧化偶聯(lián)制備草酸酯的催化劑評價裝置和催化劑評價方法，實現(xiàn)了同時評價三個催化劑的性能，解決了現(xiàn)有評價裝置和方法中存在的技術(shù)問題：1、催化劑開發(fā)速度慢；2、分析效率低；3、分析不同步；4、設(shè)備資金投入較大。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：本發(fā)明公開的三通道自動化CO氣相氧化偶聯(lián)制備草酸酯的催化劑評價裝置包括氣體控制管道系統(tǒng)(1)、固定床反應(yīng)系統(tǒng)(2)、四通閥系統(tǒng)(3)、多通閥系統(tǒng)(4)、雙通道氣相色譜系統(tǒng)(5)和產(chǎn)物吸收罐(6)；其中：氣體控制管道系統(tǒng)(1)包括一路惰性氣體吹掃管道、一路一氧化碳氣體管道、一路亞硝酸酯氣體管道和一路氮氣氬氣混合氣氣體管道，惰性氣體吹掃管道包括依次連接的輸氣管道、穩(wěn)壓閥(7)、壓力表(11)、穩(wěn)流閥(8)、質(zhì)量流量控制器(9)和開關(guān)閥(10)，一氧化碳氣體管道、亞硝酸酯氣體管道和氮氣氬氣混合氣氣體管道相同，每一路均包括依次連接的輸氣管道、穩(wěn)壓閥(7)、壓力表(11)、穩(wěn)流閥(8)，穩(wěn)流閥(8)后的管道分為三個支路，每一支路均包括一個質(zhì)量流量控制器(9)和一個開關(guān)閥(10)，分別標記為1a、1b、1c、2a、2b、2c、3a、3b、3c；1a、2a、3a通過兩個等徑三通接頭合并成一路氣體管道，并連接總壓力表(11a)的一端；1b、2b、3b通過等徑四通接頭合并成一路氣體管道，并連接總壓力表(11b)的一端；1c、2c、3c通過兩個等徑三通接頭合并成一路氣體管道，并連接總壓力表(11c)的一端；

固定床反應(yīng)系統(tǒng)(2)包括三個獨立的裝填有催化劑(14a、14b、4c)的石英管反應(yīng)器(12a、12b、12c)和三個獨立控溫的電加熱爐(13a、13b、13c)，三個石英管反應(yīng)器分別位于三個電加熱爐中；

四通閥系統(tǒng)(3)包括三個依次連接的氣動四通閥(15a、15b、15c)、第一閥控制器(16)和保溫箱；

多通閥系統(tǒng)(4)包括氣動十通閥(17)、氣動六通閥(18)、定量管(19)、第二閥控制器(20)和保溫箱；

雙通道氣相色譜系統(tǒng)(5)包括第一填充柱(21)、第二填充柱(22)、毛細管柱(23)、熱導檢測器(24)、氫火焰離子化檢測器(25)和計算機(26)；