[发明专利]一种计算机监控的多通道和多功能高压微反应系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于催化剂评价的新装置和新方法。具体是采用计算机监控的多通道高压微反应系统，实现在高压条件下进行多种催化剂的气相反应、液相反应或气液混合相反应的并行评价和筛选。适用于石油化工、能源、环境等领域中的基础研究和工业应用。

背景技术

微反应系统是用于催化剂评价和筛选的一种常用而有效方法。一般是采用惰性材料例如石英、不锈钢等构成的管式容器，将催化材料内置其中。将反应物(气体或液体)通过连接管线可控地输入到反应容器中，反应产物(气体或液体)则利用产物检测装置(色谱或质谱)进行分析。据此可以获得该催化剂在特定反应中的反应性能，包括活性、选择性和稳定性。

目前催化材料的筛选主要还是通过经验性的方法，需要制备大量的催化材料，并对其进行有效的筛选。采用传统的单通道进行催化剂的筛选费时费力，而且催化剂性能无法严格在相同条件下进行相互比较。因此实现高通量的催化剂评价就显得尤其重要，而发展多通道微反应系统是实现高通量催化剂筛选的一种有效方法。

在多通道微反应系统中需要对每个通道的反应进行有效监控，实现计算机对反应系统进行控制是必要的。在微反应系统中对流量、温度、压力等利用流量计、热电偶、压力仪等传感单元进行实时测量，通过串行接口将流量、温度、压力等数据与计算机连接，实现计算机程序进行读写和控制。另一方面，多通道反应系统中需要保持每个反应通道在反应条件上的同一性，特别是反应温度的同一性。因此，需要在反应炉的设计中充分考虑实现各个反应通道反应条件的均一性。我们利用金属储热块结构，将多通道反应管置于其中，由于高导热金属块能够保持温度的均一性，因此这一结构可以保证在各个反应通道中温度的同一控制。这一特征在并行反应器的设计中至关重要。考虑催化反应的广泛性，对于不同的催化剂体系，可能适用于不同的反应，这包括气相反应、液相反应以及气液混合相反应。在设计该类微反应系统时需要能够施行包括气相反应、液相反应和气液混合反应。反应的压力也需要从常压到高压之间进行变化。

综上所述，从多相催化的基础研究和工业应用等方面考虑亟需发展一种先进的多通道、多功能催化评价装置，该装置在石油化工、能源、环境等领域将有着重要的应用。

发明内容

本发明提供一种计算机监控的多通道和多功能高压微反应系统。

本发明采用的技术方案为：

一种新型计算机监控的多通道和多功能高压微反应系统，实现多个催化剂并行评价和筛选。

1.采用多个反应管平行放置，可用于多种催化剂的并行评价；在多通道加热炉中利用金属储热块的设计实现多通道反应管具有均匀一致的温度；具有反应炉与阀门保温箱；反应管以及连接部件采用耐压设计，可以在高压条件进行气相以及液相高压反应的评价；多通道反应管的温度、反应气体、液体流量、反应气体、液体压力采用计算机监控。

2.采用两路或两路以上的反应管垂直地并行放置于反应炉的储热金属块中，保证每个反应管的温度均一性，实现两种或两种以上催化剂的在相同温度条件下的并行评价。

3.由开启式中空的电阻炉和储热金属块组成；储热金属块安装在电阻炉当中，在金属块中于垂直方向同心圆周平行开穿孔，用于放置多通道的反应管；开启式电阻炉实现多通道反应管的快速加热和快速冷却，其中反应管温度可以从室温到1300℃之间控制；根据反应温度的不同，储热金属块可以由铜块或高熔点金属，例如钼、钨和钽构成。

4.阀门保温箱正面开孔安装背压阀，侧面开孔安装多位阀，上面开孔让多通道反应管穿过。

5.反应炉安装在阀门保温箱上，集成为一体，结构紧凑。

6.多通道反应管和相应的阀门、管线等采用耐压设计，可以在压力从常压到10MPa大气压的条件下进行气相反应；多通道反应管和相应的阀门、管线等考虑液体反应功能，实现在高压液相反应和高压气液混合相反应的功能。压力实现从常压到10MPa可控。

7.利用计算机通过串行接口连接到反应系统中的压力测量仪表、压力变送器、气体质量流量控制仪、气体质量流量控制器、液体质量流量控制器、多路温度巡检仪、反应炉温控仪、保温箱控温仪和多位阀控制仪。通过“多通道高压微反应系统控制系统”实现计算机监控反应过程。

具体为：

一种计算机监控的多通道和多功能高压微反应系统，包括计算机、反应炉、阀门保温箱、色谱仪或质谱仪；