[發明專利]用于研究氣固反應動力學的高壓流化床實驗平臺

在審

• 申請號: 201710327226.6
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107185461A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 劉斌;周懷祖;吳龍;周大鵬;馬寧;陸歡慶;周琦;孫永才;李冬陽;劉紅艷
• 申請（專利權）人: 上海堯興投資管理有限公司
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及在化學工程領域用于研究氣固反應的小型實驗裝置，尤其是涉及研究固體物料在流化狀態下的化學反應動力學，具體是一種用于研究氣固反應動力學的高壓流化床實驗平臺。

背景技術

傳統實驗室規模的氣固反應器實驗平臺由于其反應時間不易控制、操作不連續、反應產物分離困難等缺點，不能真實反映工業裝置，尤其是流化床反應器內的反應條件，造成實驗結果應用范圍窄以及實驗條件不具有代表性等。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明目的在于提供一種控制精確、操作連續、氣態產品易分離的用于研究氣固反應動力學的高壓流化床實驗平臺。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于研究氣固反應動力學的高壓流化床實驗平臺，包括：固體進料系統、流化床反應器、中央控制系統以及產品分離系統；其中所述固體進料系統的物料儲罐通過進料管與所述流化床反應器連接，所述固體進料系統通過步進電機和進料螺桿控制進入所述流化床反應器的樣品量；所述流化床反應器包括電加熱爐、金屬殼體和石英內襯，所述石英內襯的下部與排料管連接，所述進料管伸入到所述流化床反應器內；所述中央控制系統分別與所述固體進料系統及所述流化床反應器連接，所述中央控制系統包括溫度控制器和順序控制器，所述控制用于控制進入所述流化床反應器的物料量、流化氣量以及物料在所述流化床反應器內的停留時間；所述產品分離系統與所述流化床反應器連接，所述產品分離系統包括低溫氣液分離單元和高沸點產品的吸收單元。

優選地，所述進料管包括：中心管；冷卻水進水管，所述冷卻水進水管套設在所述中心管的外側；冷卻水出水管，所述冷卻水出水管套設在所述冷卻水進水管套的外側；所述中心管、所述冷卻水進水管及所述冷卻水出水管同軸設置。

優選地，所述進料管底部為水平開孔結構。

優選地，在所述步進電機外部設有耐壓外殼。

優選地，所述步進電機通過氣體平衡管與所述進料管連接。

優選地，所述石英內襯的下部為倒錐形結構。

優選地，所述低溫氣液分離單元包括相互連接干冰間接冷卻器及液氮間接冷卻器；其中所述干冰間接冷卻器與所述流化床反應器連接；所述液氮間接冷卻器與高沸點產品的吸收單元連接。

優選地，所述高沸點產品的吸收單元包括：第一集氣瓶組，所述第一集氣瓶組包括至少兩個溶劑集氣瓶；第二集氣瓶組，所述第二集氣瓶組包括至少一個回收集氣瓶。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：固體進料系統通過步進電機和進料螺桿精確控制實驗過程中的進入流化床反應器的樣品量，并且通過步進電機外部的耐壓外殼和氣體平衡管實現物料在高壓下的連續輸送。固體進料系統下部進料管底部采用水平開孔結構，保證物料水平進入流化床反應器腔室。流化床反應器由電加熱爐、金屬殼體和石英內襯組成。石英內襯的下部為倒錐形結構確保物料順利排出流化床反應器。中央控制系統主要由反應器的溫度控制器和順序控制器組成，其中順序控制器主要控制進入流化床反應器的物料量、流化氣量以及物料在流化床反應器內的停留時間。產品分離系統包括多級的低溫氣液分離單元和高沸點產品的吸收單元。另外，本發明能夠實現實驗過程中產品氣的在線連續監測。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征目的和優點將會變得更明顯。

圖1為本發明用于研究氣固反應動力學的高壓流化床實驗平臺示意圖；

圖2為本發明用于研究氣固反應動力學的高壓流化床實驗平臺進料管結構示意圖。

圖中：

1-物料儲罐 2-進料管 3-步進電機

4-進料螺桿 5-電加熱爐 6-金屬殼體

7-石英內襯 8-排料管 9-溫度控制器

10-中心管11-冷卻水進水管12-冷卻水出水管

13-耐壓外殼14-氣體平衡管15-干冰間接冷卻器

16-液氮間接冷卻器17-溶劑集氣瓶18-回收集氣瓶

19-順序控制器20-步進電機驅動機構21-球閥

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。

如圖1～圖2所示，本發明提供一種用于研究氣固反應動力學的高壓流化床實驗平臺包括固體進料系統、流化床反應器、中央控制系統以及實驗產品分離系統。