[实用新型]一种微型乙苯催化脱氢的实验装置

说明书

本实用新型属于化工实验技术领域，具体涉及一种微型乙苯催化脱氢的实验装置，其包括依次通过主管道连接的氮气钢瓶、乙苯蒸发器、石英反应器和气相色谱仪；乙苯蒸发器和石英反应器连接的主管道上通过支管道连接有气体钢瓶；乙苯蒸发器包括主管、导气管和支管，主管内壁向外侧凸起分别形成相互连通的缓冲部和储存部，导气管从主管的的进气口经过缓冲部延伸至用于存放液态乙苯储存部；支管从缓冲部向外延伸直至支管的出气口通过管道与石英反应器的进气口连接。本实用新型所采用的核心部件乙苯蒸发器和石英反应器，使得管道连接简单，组装简单，装置体积更小。适用于微量催化剂的催化性能评价。

技术领域

本实用新型属于化工实验技术领域，具体涉及一种微型乙苯催化脱氢的实验装置。

背景技术

苯乙烯是一种非常重要的有机合成基础单体，其苯环上的烯基较为活泼，易发生聚合反应，是生产聚苯乙烯、丁苯橡胶、ABS等塑料与橡胶的重要原料，也广泛应用在染料和农药等多个行业中。世界范围内对苯乙烯的需求量都在逐年攀升。在工业生产上，其中一种工艺是将乙苯通过乙苯催化直接脱氢法来获取苯乙烯(催化剂为含有K₂O为助剂的 Fe₂O₃)。该工艺较为成熟，但需要通入大量的水蒸气，能耗过高。另一种工艺是乙苯催化氧化脱氢法，即将乙苯蒸汽，与O₂或CO₂等廉价氧化剂进行混合，通过氧化脱氢反应得到苯乙烯。该过程属于放热反应，不受热力学平衡的影响，所需反应温度较低，能量损耗少。然而，这种催化反应过程还存在反应效率低，副产物多，易过氧化等问题。

针对基础科学研究领域，科研人员的主要精力在于研制催化效率高、稳定性强和成本低的乙苯脱氢催化剂。

目前小型化乙苯催化脱氢实验装置已有相关专利。如实用新型专利，一种实训教学用柜式乙苯脱氢制苯乙烯装置(ZL201520201829.8)，提供了一种小型化、可移动的、柜式装置。其设计的柜体上层放置有汽化反应器、急冷器和尾冷气，下层放置有产品接收器和各类计量装置。为了更贴近工业装置，加强实训教学，实用新型专利(用于实训教学的乙苯脱氢制苯乙烯装置，ZL200920039328.9)提供了一种建在实训室中的小型教学实训装置，不仅具备常规的输送、汽化、反应、产物接收等装置，还加入了操作站和色谱，方便数据采集和定性定量分析。针对现有实验教学用的装置操作复杂，控制系统、可视化程度差等问题，实用新型专利(一种乙苯脱氢制备苯乙烯的实验装置，ZL201721574320.3)在常规装置上加装了湿式气体流量计、温度计和可视化控制系统，提高了装置的可操控性和可视化程度，达到更好的教学实验目的。此外，乙苯脱氢制苯乙烯实验专用汽化反应器(ZL200720131944.8)，将乙苯的汽化器和反应器整合在一起，减少二者之间的连接部分，缩短乙苯在高温区的路程，提高液空速，从而控制副反应。然而，上述专利涉及的乙苯脱氢实验装置存在以下缺点：

一、上述专利涉及的乙苯脱氢实验装置多为实训和教学用的装置，占地面积依然较大，搭建装置所需部件、设备较多，成本高。

二、大部分科研用的催化剂成本非常高，合成产量很低。上述专利涉及的乙苯脱氢实验装置反应器多为柱状，体积较大，所需催化剂量多，且不易更换。因此上述专利所涉及的专利不适用于科研领域微型化反应的需求。

三、上述专利涉及的装置主要适用于乙苯催化直接脱氢法，虽然有考虑到水蒸气的注入，但未考虑到其它气体(如氧气和二氧化碳等氧化型气体)如何进入反应系统，不适用于乙苯催化氧化脱氢反应体系的研究。

四、上述部分装置无法实现在线定性、定量的检测分析。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种具备小型化、易组装搭建、成本低、能快速评价催化剂性的实验室用的乙苯脱氢反应实验装置。

(二)技术方案