[实用新型]一种微型喷动床气固反应动力学分析装置

说明书

本实用新型公开了一种微型喷动床气固反应动力学分析装置，属于气固反应测试方法与仪器领域，其分析装置包括脉冲进样装置、等温反应发生装置、气路装置和在线气体分析测试装置。固体样品由脉冲进样装置瞬间送入微型喷动床反应器，在其等温条件下迅速发生燃烧、热解、气化或分解等反应，通过快速在线过程质谱测量反应中气体组分产生序列和浓度变化特性来推测反应机理，进而求解反应动力学参数。本实用新型采用微型喷动床作为反应器，能够保证反应物料的在线瞬间送入，实现近似等温条件下反应，使其更接近实际应用中的反应条件，所测得的反应动力学参数也更接近本征的反应动力学参数。

技术领域

本实用新型属于气固反应测试方法与仪器领域，具体涉及一种微型喷动床气固反应动力学分析装置。该微型喷动床气固反应动力学分析装置适用于各种固体燃料的燃烧、热解和气化、矿石还原和焙烧、盐类分解等领域，可以实现等温快速反应，能够准确测量反应速度和反应时间，并通过分析产物变化特性推测反应机理，求算反应动力学参数。

背景技术

气固反应广泛存在于工业生产各领域物质的转化过程中，气固反应特性及动力学的测试与分析是自然科学和工程基础研究的重要内容，是应用技术的重要支撑。只有进行气固反应化工动力学的研究，才能了解和掌握反应速率与温度、浓度、传质、颗粒尺寸、表面、组成、反应气氛等影响因素之间的作用关系和由此引起的变化规律，进而为实验室研究成果的放大、反应器设计提供数学模型和必要的量化依据，并对工程应用中可能出现的问题采取相应的预见、诊断和处置措施。所以，反应动力学的测试分析不仅有重要的理论价值，也有着重要的现实意义，是关于新技术研发与应用成败中的重要组成部分。

对于气固反应，一般采用微分反应器来进行反应的动力学分析测试，而它的分析方法又有等温和非等温两种。以热重为代表的非等温反应分析构成了目前唯一商业化的反应分析方法与分析仪器，其基本要求是：将固体反应物在常温下设定，然后程序升温。通过测量反应试样在程序升温过程中的质量变化而解析反应特性、求算反应动力学，具有运行稳定性好、质量变化测量精度高等优点。但是，热重分析仪中的化学反应受扩散的影响严重，对于高能反应易导致温度偏离，对于非稳定物质不能测试任意定点温度的反应特性。基于热重分析数据采用非等温方法求算反应动力学要求温度函数的近似积分，求算过程复杂，而且难以唯一确定反应模型函数。因此，气固相化学反应科技领域一直致力于建立可以分离温度函数与反应模型函数的等温微分反应分析仪，但至今仍没有商业化的标准等温微分反应测试仪器。

实用新型内容

为了弥补传统程序升温热分析的不足，本实用新型提供了一种微型喷动床气固反应动力学分析装置；该微型喷动床气固反应动力学分析装置可以实现固体反应物的恒温进样、快速加热、低扩散抑制和在线快速气体检测，进而可分析确定对应的反应动力学参数，同时建立对应的等温微分反应分析方法。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种微型喷动床气固反应动力学分析装置，其特征是，包括脉冲进样装置、等温反应发生装置、气路装置和在线气体分析测试装置；

所述脉冲进样装置包括第一压力传感器、电磁阀、编程逻辑控制器和给料器；所述第一压力传感器和编程逻辑控制器均与电磁阀相连，所述电磁阀与给料器的进口相连，所述给料器的出口伸入微型喷动床内；

所述等温反应发生装置包括微型喷动床、流动介质颗粒、第一热电偶、塞板、旋转截止阀门、电热炉、第二热电偶、温度显示表和第二压力传感器；所述流动介质颗粒置于微型喷动床内，所述第一热电偶插入微型喷动床的床层内，且第一热电偶位于流动介质颗粒的上方，所述塞板安装在微型喷动床内第一热电偶的上方，所述旋转截止阀门紧靠微型喷动床下部的U型弯管最低处，所述电热炉设置在微型喷动床的外部，所述第二热电偶安装在微型喷动床的外侧，所述温度显示表与第二热电偶连接，所述第二压力传感器连接在微型喷动床的顶部；