[发明专利]一种多通道高通量催化剂评价装置及评价方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂研发过程技术领域，具体涉及一种多通道高通量催化剂评价装置及评价方法。本发明主要适用于石油化工、制药化工以及煤化工等化工过程中催化剂研发过程中的小试试验或中试试验。

背景技术

石油化工、医药化工以及煤化工等化工生产过程中，化学反应大多数是通过催化剂的催化作用实现的。因此，催化剂是化工生产过程中一种重要的触媒，催化剂的优劣决定着一种生产过程能否实现，以及其经济性，对化工生产过程起着至关重要的作用。

一种催化剂的研制开发过程，一般要经过小试试验、中试试验，然后工业放大应用阶段。其中，小试试验阶段需要经过大量的筛选和反复的对比试验，选择合适的催化剂活性组分、活性组分含量以及不同的负载方式和焙烧条件等工作。在中试试验阶段，要放大考察小试试验条件下优选出的催化剂，同样需要大量的对比试验。因此，提高催化剂筛选效率和对比试验的可信度，有利于提高催化剂的研发效率，缩短催化剂的开发周期。

组合化学的特点是能在短时间内合成成百上千种具有不同组成的样品，并对所希望的化学性质进行同时测定，以及对反应条件进行快速优化。目前催化领域的组合化学研究的成败主要在于反应系统设计的优劣。

催化剂传统的筛选法是试凑法，工作量大，效率不高。目前，科学家们用各种方法设计和建立了催化剂库，对催化剂进行快速筛选，已取得不少成果。美国Purdue大学开发一种自动制备并检测沸石分子筛的系统，每个式样板有8～19个反应室(150～300微升)，每次可同时试验六块板，产品用离心方法回收，最后形成的组合库用X-射线散射技术检测或用电子显微镜筛选，仅消耗很少试剂就取得很多数据。由于催化反应是放热反应，有活性的催化剂可红外成相。Steven J.Taylor和James P.Morken利用红外热谱仪对载有3000多个潜在催化剂库的聚合物珠进行筛选，找出两个活性有机化合物作为亲核酰化的有效催化剂。

CN 1803271A公开了一种通用的分流器及高通量的并行催化反应单元，适于流体-固体多相催化反应。该单元包括分流器(可独立使用)、流量控制器、并行反应器、温度控制器、冷却器和产物收集器。反应流体进入流量控制器中控制一种流体的总流量，然后经分流器分流，再与从其它分流器出来的流体分别混合得到与各单个分流器通道数相同的多路流体混合物，然后分别进入反应器的相应通道与催化剂(每一通道装一种催化剂)接触，进行催化反应，从而评价催化剂的性能。

CN 1830537A涉及一种适合于气相法合成甲醇，二甲醚，碳酸二甲酯等化学品催化剂的高通量筛选的多通道固定床反应器及反应方法，属于化工机械领域。该反应器由进样系统、并列反应器、油浴加热单元和产物采集系统四部分构成。

现有技术主要是单加热炉和单反应器相配合的方式，普遍存在催化剂评价工作量大、周期长以及对比试验的试验条件无法保证一致性、相对误差无法回避等问题。随着组合化学向催化领域的逐步发展，催化剂库的合成速度越来越快，评价这些催化剂性能需要高通量的仪器和方法，要求高通量筛选技术的发展。本发明采用单加热炉和多反应器相配合的方式，可同时评价多个相同或不同的催化剂，明显地提高了催化剂筛选的效率，特别地，在相同的反应温度和反应压力下筛选催化剂，消除了对比试验时试验条件的相对误差，大大地提高了对比试验的可信度。也可以通过设置不同反应系统加热炉的温度研究反应温度的影响。

发明内容

本发明针对现有催化剂筛选技术存在的一系列问题，提出了一种易于控温、控流，密封性好，操作简便，效率高，安全经济的多通道高通量催化剂评价装置及评价方法。

为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

本发明首先提供了一种多通道高通量催化剂评价装置，包括进料系统、反应系统、取样分析系统以及产物收集系统。所述进料系统包括进料通道、流量控制单元以及混合单元。反应系统由多通道反应器以及多通道反应器外部的加热单元组成。产物收集系统包括高压分离器和产物储存单元。以上设计即可实现本发明的主要目的。以下关于本发明评价装置各部件的详细设计为本发明的优选而非限制，本领域技术人员能够获知的其他形式均可用于实施本发明。