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巖征儀器-催化裝置解決方案

更新時間：2025-07-24      瀏覽次數：376

一、催化裝置核心設計原則

  1. 適配反應類型：根據催化反應相態（氣 - 固、液 - 固、氣 - 液 - 固）、條件（溫度、壓力、氣氛）及催化劑形態（顆粒、粉末、薄膜）設計核心反應器。

  2. 精準控制參數：確保溫度、壓力、反應物流量、催化劑接觸時間等關鍵參數可穩定調控（誤差≤±1%）。

  3. 集成分析功能：聯動在線檢測設備（如氣相色譜、質譜、紅外光譜），實時監測產物組成，快速評估催化性能。

  4. 安全冗余設計：針對高溫、高壓、易燃易爆或有毒反應，配備防爆、泄漏檢測、緊急停車系統。

二、核心組件與系統配置

1. 反應器單元（核心）

根據反應類型選擇反應器，常見類型及適用場景：


反應器類型適用反應核心參數控制
固定床反應器氣固催化（如 CO 氧化、NH?合成）催化劑裝填量（0.1-100g）、空速（0.1-100 h?1）、床層溫度（室溫～1000℃）
釜式反應器液固 / 氣液固催化（如加氫、酯化）攪拌轉速（0-1500 r/min）、反應壓力（0-10 MPa）、溫度（-50~300℃）
流化床反應器氣固催化（催化劑為細顆粒，如 FCC）氣體流速（確保催化劑流化）、床層壓降（0.1-10 kPa）
光催化反應器光驅動催化（如污染物降解、CO?還原）光源波長（UV-Vis-IR）、光功率（0-500 W）、催化劑光照面積

2. 物料輸送與控制單元

  • 氣體進料系統：

    • 采用質量流量控制器（MFC）精準控制氣體反應物（如 H?、O?、CO?）及載氣（N?、Ar）流量（范圍：0.1-1000 mL/min，精度 ±1%）。

    • 配備氣體凈化裝置（脫氧、脫水柱），避免雜質（如 H?O、O?）毒化催化劑。

  • 液體進料系統：

    • 用高壓恒流泵（精度 ±0.5%）輸送液體反應物（如醇、酸），流量范圍 0.01-100 mL/h；如需氣液混合，配置霧化器（霧滴直徑≤50 μm）。

  • 進料預處理：固體催化劑需預處理（如焙燒、還原），可集成原位預處理模塊（如石英管反應器，配合程序升溫裝置）。

3. 溫控與壓力控制單元

  • 溫度控制：

    • 固定床 / 流化床：采用電加熱爐（帶保溫層），配合熱電偶（精度 ±0.5℃）和 PID 溫控儀，實現室溫～1200℃連續調控，升溫速率 0.1-20℃/min。

    • 釜式反應器：夾套通導熱油 / 冷卻水，或內置電加熱棒，控制范圍 - 80~300℃，溫差≤±1℃。

  • 壓力控制：

    • 高壓系統（≥0.1 MPa）：配備背壓閥（控制精度 ±0.01 MPa）、壓力傳感器及安全閥（起跳壓力為工作壓力的 1.1 倍）。

    • 負壓系統（≤-0.05 MPa）：用真空泵（如旋片泵、隔膜泵）配合真空閥，控制真空度≤-0.098 MPa。

4. 產物分離與分析單元

  • 分離模塊：通過冷凝器（回收揮發性溶劑）、氣液分離器（分離氣相 / 液相產物）、過濾器（截留固體催化劑）實現產物初步分離。

  • 在線分析：氣相產物直接接入氣相色譜（GC，如 FID/TCD 檢測器）或質譜（MS），液相產物通過取樣閥定時注入高效液相色譜（HPLC），實時分析組分濃度，計算轉化率、選擇性：

    • 示例：CO?加氫反應中，用 GC-TCD 檢測 H?、CO?，FID 檢測 CH?、C??烴類，實時計算 CO?轉化率及 CH?選擇性。

5. 輔助系統

  • 氣氛控制系統：惰性氣體（N?、Ar）鋼瓶 + 減壓閥，用于催化劑活化前的除氧、除水；反應氣體（如 O?、H?）需配備流量計和單向閥（防倒灌）。

  • 自動化控制：PLC 控制系統集成溫度、壓力、流量信號，通過觸摸屏設定參數，支持遠程監控（可選配手機 APP 報警）。


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