[实用新型]焦油实验进样装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种焦油实验装置，尤其涉及一种用于焦油实验中的对焦油稳定进样的焦油实验进样装置。

背景技术

对于研究煤焦油或者生物质焦油的热裂解、催化裂解、与其他反应物的反应（如焦油催化加氢、焦油水蒸汽下裂解制氢等反应）需要通过实验来完成其反应特性的测定，如确定其热裂解以及催化裂解特性及其反应动力学参数等。焦油是一个复杂的混合物，简单的进样方式难于达到稳定准确的进样，在现有的实验设备与系统中，由于没有一个准确恒定的焦油实验进样装置，焦油反应的研究较为困难，尤其是在研究焦油反应动力学等需要定量的研究过程中，更需要一个具有可调性并且稳定准确的焦油进样量，方能有效研究焦油的反应特性。

如果采用反应空间外的焦油蒸汽进样，需要将焦油加热蒸发，一般在管式加热器上实现，将焦油输送到一个加热腔中，控制加热腔温度，焦油在加热腔中蒸发。在这个过程中，从焦油输送管进入加热腔的焦油就难于稳定，由于在实验中，焦油量较小，因此从管道流出的焦油，在出口处可能出现滴状流动，即出口处焦油形成一液体小球，在小球达到一定大小时才脱离管口，此处就造成了焦油进样的不稳。另外由于加热腔的温度不可能很高（太高会造成焦油的反应，即扩展了反应区域的大小），因此焦油在加热腔中的蒸发过程相对缓慢，并且由于新的焦油补充进来，造成加热腔中容易蒸发的焦油成分先分离出来，而大分子较难蒸发的焦油残留在加热腔中，并且由于较难蒸发的焦油其粘度较大，这部分焦油残留在加热腔中会造成焦油的流动发生变化，也会造成蒸发的不稳定性。这部分焦油长时间停留在加热腔内会发生脱氢反应，还可能会导致在加热腔中出现积碳。

由于焦油进样的困难，在目前国内外的研究中，不少学者直接采用单一的模型化合物代替组分复杂的焦油，如采用苯、甲苯、萘等化合物。采用模型化合物的主要优点在于进样量的控制较为简便，因为模型化合物具有固定的气化点，在特定温度压力的载气中有固定的饱和分压，因此可以通过饱和器控制载气的温度、压力和流量，并使得化合物在载气中充分接触并达到饱和，将这载气和样品进行后续反应，就能达到精确进样的目的。这种方法的缺点就在于单一的模型化合物无法代表焦油，焦油是一种具有非常复杂组分的混合液体，不仅在分子量上相差巨大，在分子结构上也千差万别，不同组分在焦油的裂解反应中，会有不同的反应特性及动力学参数，某一组分是不能代表焦油的，而且焦油的反应特性并不是其各个组分反应特性的组合，焦油在反应过程中，各个组分之间是相互作用和影响的，因此用模型化合物所得到的反应特性与实际焦油反应特性存在差别。焦油的进样，不能用饱和的方法进行，因为焦油中的组分都有不同的蒸馏温度，用特定温度下的饱和器控制进样，焦油组分会发生分离，进样中多包含小分子易于挥发的组分，而分子量较大则会停留在饱和器中。

为了更加接近实际的应用，也有学者从气化炉中直接提取含有焦油的气体作为焦油进样。虽然该方式在焦油的原料方面具有代表性，但是从气化炉直接来的焦油含量并不稳定，首先气化炉并不是一个稳定系统，其产生的气体量和其中包含的焦油含量都不是一个很稳定的值，这样的进样对后续的实验影响很大，增大误差。另外，气化炉产出的气体，其本身流量测量就有较大的困难，其中含有水蒸气和焦油等可凝性物质，需要很特殊的装置和操作才能精确测量，而在混合气中测量焦油含量，其困难程度更大。而且由于气化炉产气的组分较多，包含水蒸气、氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳、以及一些分子量较小的烷烃、烯烃等。这些气体共同进入焦油反应区域，给反应条件的设置和反应的分析都带来了较大的困难。

因此可以从上述分析中看出，焦油难于恒定进样、全组分进样就是一个制约焦油反应实验研究的瓶颈问题，要更好地研究焦油的反应，必须解决焦油的进样问题。

实用新型内容

为了解决焦油进样不稳对焦油研究的不利影响，实现焦油稳定的全组分进样，又避免带入其他杂质气体带来的影响，本实用新型提供了一种实现焦油稳定、连续、全组分进样的焦油实验进样装置。

本实用新型提供的焦油实验进样装置，包括控制器、进样槽、驱动进样槽前进或后退的进样槽驱动机构、向进样槽内加入焦油的焦油注入机构以及将焦油蒸发反应后的气体从电加热管内带入气相色谱分析仪的气源注入机构；

所述进样槽的槽底均布设有多个斜槽；

所述进样槽驱动机构包括步进电机、传动丝杆和螺母；所述步进电机由控制器控制，所述传动丝杆由步进电机驱动，螺母旋套在传动丝杆上；所述传动丝杆与进样槽平行设置，进样槽的一端与螺母固定连接，进样槽的另一端伸向电加热管的内孔；