[发明专利]一种碱金属劣化焦炭的实验装置及方法

权利要求书

1.一种碱金属劣化焦炭的实验装置，其特征在于，包括升降机构、气体循环系统、加热装置；

加热装置包括外壳、加热腔、加热电偶、加热腔保护罩，外壳内设有加热腔保护罩，加热电偶设置在加热腔和加热保护罩之间，加热电偶呈环形对称分布，加热电偶分为上、中、下三段，分别对应上、中、下三段加热腔，三段加热电偶分别通过计算机加热控制系统控制加热温度；

升降系统包括电机、蜗轮丝杆升降机、盛料托盘，盛料托盘设置在加热腔内，盛料托盘与蜗轮丝杆升降机连接，电机驱动蜗轮丝杆升降机上下移动，进而带动盛料托盘在加热腔内上下移动；

气体循环系统包括循环风机、充气瓶、压力表、循环风道，循环风机固定安装在加热腔保护罩与外壳之间，加热腔保护罩上设有循环风口，循环风机带动加热腔内的气体或蒸汽沿循环风道、加热腔循环流动，外壳的顶端安装有与加热腔连通的压力表，用于测定加热腔内部气压；所述的充气瓶通过安装有电磁阀的管路连通循环风道，循环气体由充气瓶充入，当加热腔内气体达到设定的压力值时，电磁阀自动关闭，当加热腔内气体未达到设定的压力值时，电磁阀自动开启，补充气体，进而控制加热装置内部保持压力恒定。

2.根据权利要求1所述的一种碱金属劣化焦炭的实验装置，其特征在于，所述的盛料托盘包括多孔耐高温托板、多孔耐高温托座、储料盒、圆柱臂，多孔耐高温托座为碗状结构，顶部设有多孔耐高温托板，多孔耐高温托板为圆形板状带孔结构，多孔耐高温托板上固定有圆柱臂，所述的多孔耐高温托板与多孔耐高温托座的内沿相匹配；多孔耐高温托座内设有盛有碱金属的储料盒，储料盒上部为敞开结构；多孔耐高温托板上铺设粒径均匀的刚玉球，焦炭置于刚玉球上方，焦炭、刚玉球填充在圆柱臂内，循环气体由下至上依次穿过多孔耐高温托座、携带碱金属蒸汽后穿过多孔耐高温托板，再穿过刚玉球，与焦炭接触反应。

3.根据权利要求1所述的一种碱金属劣化焦炭的实验装置，其特征在于，所述的加热腔保护罩为三层结构，内层为耐高温耐火材料层，中间层为隔热耐火棉层，外层为铁皮层。

4.根据权利要求1所述的一种碱金属劣化焦炭的实验装置，其特征在于，所述的蜗轮丝杆升降机在与加热腔相对的部位外表面包裹有隔热耐火棉，蜗轮丝杆升降机的材质为耐高温材质。

5.利用权利要求1-4任意一项所述的装置实现的一种碱金属劣化焦炭的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将装有碱金属的储料盒放置在盛料托盘的多孔耐高温托座上，将多孔耐高温托板盖于多孔耐高温托座上，再在多孔耐高温托板上方铺设刚玉球，在刚玉球上方装入焦炭，并将盛料托盘升至上段加热腔上沿，分别设置上、中、下三段加热腔加热恒温区间及盛料托盘下降速度；

2)加热电偶将上段加热腔加热至上段加热恒温区间，盛料托盘随着蜗轮丝杆升降机在电机带动下向下移动，当移动到中段加热腔时，中段加热腔达到设定温度区间，依此类推，直到盛料托盘降至下段加热腔底部；在盛料托盘下降的过程中，开启循环风机、气瓶管路的电磁阀，补入循环气体，在循环风机带动下循环气体携带碱金属蒸汽经过盛料托盘中的焦炭；

3)待冷却后，取出焦炭测定焦炭的反应性和转鼓强度。

6.根据权利要求5所述的一种碱金属劣化焦炭的实验方法，其特征在于，步骤1)-2)中，加热腔中上段加热腔、中段加热腔、下加热腔的温度依次由上至下逐渐升高，进而模拟高炉由上至下温度逐渐升高。

7.根据权利要求5所述的一种碱金属劣化焦炭的实验方法，其特征在于，步骤1)-2)中，加热腔中上段加热腔、中段加热腔、下加热腔的温度保持统一温度，通过3次温度逐渐升高的单独实验比较不同温度下碱金属对焦炭的催化劣化反应。

8.根据权利要求5所述的一种碱金属劣化焦炭的实验方法，其特征在于，所述的碱金属储料盒内储存含有碱金属K或Na的溶液，或者储存高温条件下可挥发的含碱金属K或Na的盐。