CN113848280A - 一种用于催化剂性能评价的装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于催化剂性能评价的装置，属于环境工程领域。本发明包含气体发生单元、配气单元、水汽发生单元、反应单元、测试单元、尾气净化单元、气体泄漏报警单元。本发明所需设备少，组装及使用流程简单，应用范围广，适用于催化剂性能的评价，尤其是CO氧化催化剂性能的评价。该装置可实现粉体催化剂或整体式的活性评价、抗硫抗水性能评价、使用寿命评价、反应热变化观测，以及其他气态、固态或液态组分对催化剂效果影响的评价。
Description
技术领域
本发明是涉及一种用于催化剂性能评价的装置，可用于多种粉体催化剂或整体式的活性评价、抗硫抗水性能评价、使用寿命评价、反应热变化观测，以及其他气态、固态或液态组分对催化剂效果影响的评价等，尤其是CO催化剂性能的评价，属于环境工程领域。
背景技术
随着社会的进步，工业的发展，环境污染问题日益引起人们的注意。催化氧化技术是处理气态污染物的有效方法之一。催化剂是催化氧化技术的关键。科学高效的催化剂性能评价装置，是催化剂研发中至关重要的部分，因此设计出一套科学高效，简单易操作的催化剂性能评价装置，对于催化氧化技术的发展和应用有着重要意义。
CN211877892U公开了一种一种多通道脱硝催化剂微型评价装置，包括依次连接的质量流量计、混合预热器、反应器、加热反应炉、用于测试气体成分的烟气分析仪，该装置大大提高了催化剂样品的评价效率,避免了因设备造成的测试误差,为脱硝催化剂的准确测试提供了保证,满足实际需要。CN111830191A公开了一种催化剂性能评价装置，该装置包括换热器、加热器和反应器，其中换热器具有预热侧和热回收侧,高效利用了反应中提供的热量，该装置通用性好,能够评价多种催化剂的性能,且更换催化剂的间隔时间短,加热能耗低,工作效率高,经济性好。CN107941986B公开了一种用于评价催化剂催化性能的装置，该装置包括包括依次通过管路连接的配气装置、碳氢燃料鼓泡装置、放置待测催化剂的管式炉和尾气检测装置。该装置能够简便、高效地评价催化剂对于碳氢燃料的催化燃烧性能,从而有助于选择不同碳氢燃料的最优催化剂。CN210376265U公开了一种多功能催化剂活性评价中试装置，该装置包括进气系统、反应系统、尾气收集系统、制气系统和控制分析系统,整体装置操作方便,适应性强,既能满足VOCs催化燃烧催化剂评价所需一定氧气含量的空气,也能满足低温脱硝催化剂活性评价所需氮气和氧气的混合气,节省了实验成本,在方形钢制反应器内设置一个圆形微反应器,为消除外扩散的影响提供便利。
目前已有催化剂评价装置大多针对某一催化剂的性能评价而开发，或是只针对催化剂的催化活性进行评价，以及评价较少组分对催化剂的影响。
发明内容
针对催化剂性能评价中对评价装置的需求，结合现有催化剂评价装置，重新优化组合，设计出一套具有多种评价功能，适应范围更广，流程工艺简单，搭建方便的催化剂性能评价装置。
本发明的技术方案如下：
本发明一种用于催化剂性能评价的装置，包含气体发生单元、配气单元、水汽发生单元、反应单元、测试单元、尾气净化单元、气体泄漏报警单元。
气体发生单元选自钢瓶气、空气压缩机、气体发生器等中的一种或几种；
配气单元包括混气罐、管路、质量流量计、转子流量计或其他流量控制装置等。
水汽发生单元是水蒸气发生器或者是鼓泡带入水汽装置，也可以是注射泵注入水，或者蠕动泵等装置将水输入并有伴热保温装置。
反应单元包含多功能反应管，同时还可以有加热炉、伴热带或伴热丝等加热装置，以及控温装置、测温装置。
测试单元可以是一切可测试通入烟气组分浓度的仪器。
尾气净化单元可根据通入气体组分选择相应净化方法。
气体发生单元采用管路经由阀门、流量计与混气罐连接，水汽发生单元采用管路经由阀门、流量计与混气罐连接；混气罐外表面设有第一加热装置，第一加热装置与控温装置电连接，控温装置用于控制第一加热装置的温度；混气罐外空气中设有气体泄漏报警单元；混气罐采用管路与多功能反应管的进气支管连接；多功能反应管的出气支管分为两支路，一支路与测试单元连接，另一支路与尾气净化单元连接；多个气体发生单元独立并列与混气罐连接，用于通入不同的气体。
多功能反应管的结构：整体为一直立的空腔管，空腔管中间部分内部一径面设有砂板，砂板用于承托催化剂；空腔管上部侧面设有进气支管，空腔管底部端口封闭并设有一出气支管，同时空腔管底部还设有一长直管型的催化剂层下端测温支管，此催化剂层下端测温支管上端位于砂板下部，催化剂层下端测温支管的下部伸出空腔管；空腔管的上端封闭且设有控温支管、催化剂层测温支管，控温支管的下端位于砂板与进气支管中间位置的空腔管内，控温支管的上端伸出空腔管；催化剂层测温支管的下端位于砂板上部，催化剂层测温支管的上端出空腔管；控温支管、催化剂层测温支管、催化剂层下端测温支管均为直管；多功能反应管外设有第二加热装置用于给催化反应加热，第二加热装置也可以与控温装置连接；
控温支管、催化剂层测温支管、催化剂层下端测温支管用于伸入放置测温装置，对应测定砂板上部反应气体的温度、催化剂层的温度、砂板上下部气体的温度。
气体泄漏报警单元可根据通入气体组分选择相应报警装置。
本发明优点如下：
1、本发明所需仪器设备简单，操作简便，搭建方便，占用空间较小，可灵活拆卸组合，能够因地适宜。
2、本发明具有普适性，应用范围广，适合多种催化剂性能的评价。
3、本发明功能强大，能够实现多种粉体催化剂或整体式的活性评价、抗硫抗水性能评价、使用寿命评价、反应热变化观测，以及其他气态、固态或液态组分对催化剂效果影响的评价等。
附图说明
图1为实例1中催化剂评价装置实物图。
图2为实例1中多功能反应管；
1-进气支管；2-控温支管；3-催化剂层测温支管；4-砂板；5-催化剂层下端测温支管；6-出气支管。
图3为实例1中多功能反应管实物图。
具体实施方式
下面结合实施例杜本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下是实施例。
实例1：
CO催化剂性能评价装置如图1所示，其中气体发生单元由N2钢瓶气、CO钢瓶气、SO2钢瓶气和Air钢瓶气组成，由质量流量计控制并通过管路连接至混气瓶；水汽发声单元由微量全自动注射泵组成，通过管路连接至混气瓶，其中管路和混气瓶，以及混气瓶和反应管连接处均由伴热带加热，防止水汽冷凝；反应单元由管式加热炉和多功能反应管组成，其中多功能反应管设计图和实物图分别如图2、图3所示；测试单元由MRU烟气分析仪组成；尾气净化单元由储气罐配合燃烧炉实现；装置配备CO报警器和SO2报警器，确保实验安全。该装置具体操作方法如下：(1)将催化剂装填于多功能石英反应管中，按照示意图连接好装置；(2)开启配气装置，通过流量计控制各组分流量，经过混气模块后，得到所需浓度的配气；(3)开启与混气装置连接的控温装置，控制温度在110℃左右；(4)根据需求开启水汽发生装置，将液体水加入到混气罐中，气化成水蒸气后，与配气一同通入到反应管中；(5)开启催化剂性能评价模块中的加热炉，通过催化剂上层热电偶及连接的温控仪进行控温，程序升温至某一温度；(6)利用检测装置，测量出口CO及SO2浓度；(7)利用催化剂层内部的热电偶和催化剂下层的热电偶，监测催化剂层及催化剂层下端温度变化，进而得到反应放热的多少。
Claims (4)
1.一种用于催化剂性能评价的装置，其特征在于，包含气体发生单元、配气单元、水汽发生单元、反应单元、测试单元、尾气净化单元、气体泄漏报警单元；
气体发生单元选自钢瓶气、空气压缩机、气体发生器中的一种或几种；
配气单元包括混气罐、管路、质量流量计、转子流量计或其他流量控制装置；
水汽发生单元是水蒸气发生器或者是鼓泡带入水汽装置，或是注射泵注入水，或者蠕动泵等装置将水输入并有伴热保温装置；
反应单元包含多功能反应管，同时还可以有加热炉、伴热带或伴热丝等加热装置，以及控温装置、测温装置；
测试单元可以是可测试通入烟气组分浓度的仪器；
尾气净化单元可根据通入气体组分选择相应净化方法的装置；
气体发生单元采用管路经由阀门、流量计与混气罐连接，水汽发生单元采用管路经由阀门、流量计与混气罐连接；混气罐外表面设有第一加热装置，第一加热装置与控温装置电连接，控温装置用于控制第一加热装置的温度；混气罐外空气中设有气体泄漏报警单元；混气罐采用管路与多功能反应管的进气支管连接；多功能反应管的出气支管分为两支路，一支路与测试单元连接，另一支路与尾气净化单元连接；多个气体发生单元独立并列与混气罐连接，用于通入不同的气体；
多功能反应管的结构：整体为一直立的空腔管，空腔管中间部分内部一径面设有砂板，砂板用于承托催化剂；空腔管上部侧面设有进气支管，空腔管底部端口封闭并设有一出气支管，同时空腔管底部还设有一长直管型的催化剂层下端测温支管，此催化剂层下端测温支管上端位于砂板下部，催化剂层下端测温支管的下部伸出空腔管；空腔管的上端封闭且设有控温支管、催化剂层测温支管，控温支管的下端位于砂板与进气支管中间位置的空腔管内，控温支管的上端伸出空腔管；催化剂层测温支管的下端位于砂板上部，催化剂层测温支管的上端出空腔管；控温支管、催化剂层测温支管、催化剂层下端测温支管均为直管；多功能反应管外设有第二加热装置用于给催化反应加热，第二加热装置也可以与控温装置连接。
2.按照权利要求1所述的一种用于催化剂性能评价的装置，其特征在于，控温支管、催化剂层测温支管、催化剂层下端测温支管用于伸入放置测温装置，对应测定砂板上部反应气体的温度、催化剂层的温度、砂板上下部气体的温度。
3.按照权利要求1所述的一种用于催化剂性能评价的装置，其特征在于，气体泄漏报警单元可根据通入气体组分选择相应报警装置。
4.按照权利要求1所述的一种用于催化剂性能评价的装置，其特征在于，用于多种粉体催化剂或整体式的活性评价、抗硫抗水性能评价、使用寿命评价、反应热变化观测，以及其他气态、固态或液态组分对催化剂效果影响的评价等。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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