专利名称：一种便携式多功能微反应系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于催化剂评价的新装置。具体是在微反应系统的设计中采用�？榛峁梗迪址从ο低车男√寤⒈阌谛�、易于安装的特点。反应控制系统与�？榛募尤嚷臀⑸滓墙岷鲜褂每梢允迪中⌒突奈⒎从ο低彻δ埽部梢宰魑懒⒌姆从刂频ピ敫骼嘣环从Τ亓�。该系统在石油化工、能源、环境等领域中的基础研究和エ业应用等可发挥重要作用。
技术背景 微反应系统是用于催化剂评价和筛选的ー种常用而有效方法。一般是采用惰性材料例如石英、不锈钢等构成的管式容器，将催化材料内置其中。将反应物(气体或液体)通过连接管线可控地输入到反应容器中，反应产物(气体或液体)则利用产物检测装置(色谱或质谱)进行分析。据此可以获得该催化剂在特定反应中的反应性能，包括活性、选择性和稳定性。目前使用的催化剂评价装置体积大，设备复杂，需要固定安装在特定空间。发展小型化、安装简便、易于使用的便携式微反应系统，将在许多领域中将有着广泛的应用。ー套微反应系统需要安装不同的阀门用于气体控制，包括截止阀、调压阀、背压阀、管线接头、气体管线等；同时需要各种反应參数测量単元，包括质量流量控制器、压カ变送器、质量流量控制仪、反应器温度控制仪、管线温度控制仪、压カ检测仪等。将这些単元进行优化设计，能够实现结构紧凑但同时功能齐全的反应控制系统。
发明内容本发明提供一种便携式多功能微反应系统。本发明采用的技术方案为一种便携式微反应控制系统，包括微反应控制系统置于机箱内，所述微反应控制系统包括反应器，反应器的物料入口管路上设有调压阀，于调压阀和反应器物料入口间管路上依次设有质量流量控制器、截止阀和管线接头，调压阀远离反应器物料入口侧的一端通过截止阀连接有管线接头，反应器的物料出口通过管路与分析器的检测样品入口相连，分析器的检测样品出口端设有管线接头，于反应器与分析器间的管路上依次设有管线接头、背压阀和管线接头;于调压阀与质量流量控制器间的管路上设有压カ变送器；于反应器侧壁上设有压力变送器；背压阀与分析器间的管线接头上设置有伴热带，伴热带通过导线与管线保温器相连；反应器置于反应加热炉中，电加热炉通过导线与反应加热炉温控仪连接；于反应器物料入口处的管线接头远离反应器侧的管路上设有分支管路，分支管路依次经截止阀与质量流量控制器的一端相连，质量流量控制器的另一端连接有I个或并联有2个以上的管线接头；质量流量控制器与管线接头间设有截止阀；分支管路的数量为I个或2个以上，2个以上分支管路间相互并联；质量流量控制器通过导线与质量流量控制仪相连，质量流量控制仪经通讯接ロ与计算机信号连接；压カ变送器通过导线与压カ检测仪相连，压カ检测仪经通讯接ロ与计算机信号连接;背压阀上设置有伴热带，伴热带通过导线与背压阀温控仪相连，背压阀温控仪经通讯接ロ与计算机信号连接；背压阀与分析器间的管线接头上设置有伴热带，伴热带通过导线与管线保温器相连； 分析器的检测信号通过导线与与计算机信号连接。所述反应器为反应管，反应器置于反应电加热炉的加热区。机箱由方型框架及于其六个面上设置的面板组成，框架正面、上面和下面设置的面板固定安装在框架上，框架背面设置的面板固定安装在框架上，背面面板中部设有可打开和关闭的活动门；框架左侧面和右侧面设置的面板采用活动方式安装在框架上，可以方便打开和关闭，便于系统安装检修，框架上面设置的面板上设有把手，用于携带该�？橄低场？蚣苷嫔柚玫拿姘迳峡装沧敖刂狗�、质量流量控制器、调压阀、背压阀、质量流量控制仪、加热炉温控仪、背压阀温控仪、压カ检测仪，面板表面上印刷气体管路流程图。背面面板四周开孔安装输入输出管线接头。背面面板中部的活动门开孔安装管线保温器。本发明采用�？榛杓疲鲜龅姆从⑹刂频ピ头从⑹饬康ピ稍谝桓龌裰�。这种结构易于安装、便于携带、同时方便与其他设备相连接。其中之一是该控制系统可以与反应炉以及反应管进行简单的耦合来实现反应评价的功能。采用这种�？榛纳杓平峁鼓芄煌耆迪执澄⒎从ο低乘哂械某Ｓ霉δ埽钦庵帜？榛纳杓拼蟠蠼谠剂松璞傅目占洹Ａ硗猓梦⒎从ο低臣苫潭雀撸髦挚刂茀g元和测量单元通过优化设计并进行合理搭配，使得该系统在移动的条件下依然能够保持较好的气密性和稳定性。该系统在各种原位反应装置中也有重要的应用。在原位红外、原位拉曼、原位X-射线吸收谱等技术利用原位反应池对催化剂进行原位研究，这需要对反应气体进行控制并对原位反应装置进行连接实现反应的功能。这种便携式的反应控制能够很好地满足这种需求。实现对反应气体的有效控制。在该便携式的微反应系统中需要对反应进行有效监控，因此实现计算机对反应系统进行控制是必要的。在微反应系统中对流量、温度、压カ等利用流量计、热电偶、压カ仪等传感单元进行实时测量，通过串行接ロ将流量、温度、压カ等数据与计算机连接，实现计算机程序进行读写和控制。考虑催化反应的广泛性，对于不同的催化剂体系，可能适用于不同的反应,这包括气相反应、液相反应以及气液混合相反应。在设计该类微反应系统时需要能够施行包括气相反应、液相反应和气液混合反应。反应的压力也需要从常压到高压之间进行变化。
图I是本发明便携式多功能微反系统流程图；图2是本发明便携式多功能微反机箱结构图；1_1框架，1-2正面面板，1-3左侧面面板，1-4背面左面板，1-5活动门，1-6背面右面板，1-7上面面板，1-8右侧面面板，1-9底面面板；图3是本发明中便携式多功能微反系统正面板图；2_1安装截止阀孔，2-2安装气体质量流量控制器孔，2-3安装调压阀孔，2-4安装背压阀孔，2-5安装质量流量控制仪、压力检测仪、反应加热炉温控仪、背压阀温控仪。
具体实施方式
—种便携式多功能微反应系统。包括(附图I):机箱I、管线接头C、截止阀V、质 量流量控制器MFC、调压阀RV、背压阀BV、压カ变送器PT、质量流量控制仪匪、加热炉温控仪RM、压カ检测仪PM、背压阀温控仪BM、管线保温器LM、伴热带HT、反应器R、通讯接ロ RS、计算机PC、气体管线L。上述部件集成在単一�？橹校庇肽？榛募尤嚷头从芟嗔樱芄皇迪殖Ｑ购透哐蛊喾从δ埽桓梦⒎从ο低巢捎眉苫湍？樯杓疲哂刑寤�、便于携带、易于安装等特点。微反应控制系统置于机箱内，所述微反应控制系统包括反应器，反应器的物料入ロ管路上设有调压阀，于调压阀和反应器物料入口间管路上依次设有质量流量控制器、截止阀和管线接头，调压阀远离反应器物料入口侧的一端通过截止阀连接有管线接头，反应器的物料出口通过管路与分析器的检测样品入口相连，分析器的检测样品出口端设有管线接头，于反应器与分析器间的管路上依次设有管线接头、背压阀和管线接头;于调压阀与质量流量控制器间的管路上设有压カ变送器；于反应器侧壁上设有压力变送器；背压阀与分析器间的管线接头上设置有伴热带，伴热带通过导线与管线保温器相连；反应器置于反应加热炉，电加热炉通过导线与加热炉温控仪连接；于反应器物料入口处的管线接头远离反应器侧的管路上设有分支管路，分支管路依次经截止阀与质量流量控制器的一端相连，质量流量控制器的另一端连接有I个或并联有2个以上的管线接头；质量流量控制器与管线接头间设有截止阀；分支管路的数量为I个或2个以上，2个以上分支管路间相互并联；质量流量控制器通过导线与质量流量控制仪相连，质量流量控制仪经通讯接ロ与计算机信号连接；压カ变送器通过导线与压カ检测仪相连，压カ检测仪经通讯接ロ与计算机信号连接;背压阀上设置有伴热带，伴热带通过导线与背压阀温控仪相连，背压阀温控仪经通讯接ロ与计算机信号连接；背压阀与分析器间的管线接头上设置有伴热带，伴热带通过导线与管线保温器相连；分析器的检测信号通过导线与与计算机信号连接。所述反应器为反应管，反应器置于反应加热炉的加热区。机箱由方型框架及于其六个面上设置的面板组成，框架正面、上面和下面设置的面板固定安装在框架上，框架背面设置的面板固定安装在框架上，背面面板中部设有可打开和关闭的活动门；框架左侧面和右侧面设置的面板采用活动方式安装在框架上，可以方便打开和关闭，便于系统安装检修，框架上面设置的面板上设有把手，用于携带该模块系统。框架正面设置的面板上开孔安装截止阀、质量流量控制器、调压阀、背压阀、质量 流量控制仪、加热炉温控仪、背压阀温控仪、压カ检测仪，面板表面上印刷气体管路流程图。背面面板四周开孔安装输入输出管线接头。背面面板中部的活动门开孔安装管线保温器。本发明采用�？榛杓萍尤嚷头从埽媚？榭梢杂敕从刂颇？槭迪挚焖�、简单连接。计算机PC通过通讯接ロ RS并行依次连接质量流量控制仪MM、反应器温度控制仪RM、压カ检测仪PM、背压阀温控仪BM，监控系统的流量、压カ、温度。该系统采用�？榛杓疲械姆从⑹刂频ピ头从⑹饬康ピ稍谝桓瞿？橹校哂刑寤�、重量轻、便于携带的特点。该系统中布局有多路气体流路，采用多种阀、质量流量计控制每路气体的流量、压カ；采用温控仪程序控制反应器温度和恒定管线温度；计算机通过串行接ロ可监控整个系统的流量、压力、温度，实现反应过程的计算机监制。该反应控制系统与�？榛募尤嚷臀⑸滓墙岷鲜褂每梢允迪直阈偷奈⒎从ο低彻δ埽部梢宰魑懒⒌姆从刂茀g元与各类原位反应池联用。该系统在石油化工、能源、环境等领域中的基础研究和エ业应用等可发挥重要作用。如图3所示，ー个具有四个气体流路系统实施方案流程与上述描述ー样；面板1-2开孔安装阀门、仪表、气体质量流量控制器图孔2-1安装截止阀、孔2-2安装气体质量流量控制器、孔2-3安装调压阀ぴ、孔2-4安装背压阀BVjL 2_5分别安装质量流量控制仪MM、压カ检测仪PM、反应加热炉温控仪RM、背压阀温控仪BM。
权利要求1.一种便携式多功能微反应系统，其特征在于包括微反应控制系统置于机箱(I)内，所述微反应控制系统包括反应器(R)，反应器(R)的物料入口管路上设有调压阀(RV)，于调压阀(RV)和反应器(R)物料入口间管路上依次设有质量流量控制器(MFC)、截止阀(V)和管线接头(C)，调压阀(RV)远离反应器(R)物料入口侧的一端通过截止阀(V)连接有管线接头(C)， 反应器(R)的物料出口通过管路与分析器(FQ)的检测样品入口相连，分析器(FQ)的检测样品出ロ端设有管线接头(C)，于反应器(R)与分析器(FQ)间的管路上依次设有背压阀(BV)和管线接头(C)； 于调压阀(RV)与质量流量控制器(MFC)间的管路上设有压力变送器(PT);于反应器(R)侧壁上设有压力变送器(PT)； 背压阀(BV)与分析器(FQ)间的管线接头(C)上设置有伴热带(HT)，伴热带(HT)通过导线与管线保温器(LM)相连； 反应器(R)置于反应加热炉(RF)中，反应加热炉通过导线与加热炉温控仪(RM)连接；于反应器(R)物料入口处的管线接头(C)远离反应器(R)侧的管路上设有分支管路，分支管路依次经截止阀(V)与质量流量控制器(MFC)的一端相连，质量流量控制器(MFC)的另一端连接有I个或并联有2个以上的管线接头(C);质量流量控制器(MFC)与管线接头(C)间设有截止阀(V);分支管路的数量为I个或2个以上，2个以上分支管路间相互并联；质量流量控制器(MFC)通过导线与质量流量控制仪(MM)相连，质量流量控制仪(MM)经通讯接ロ(RS)与计算机(PC)信号连接； 压カ变送器(PT)通过导线与压カ检测仪(PM)相连，压カ检测仪(PM)经通讯接ロ(RS)与计算机(PC)信号连接； 背压阀(BV)上设置有伴热带(HT)，伴热带(HT)通过导线与背压阀温控仪(BM)相连，背压阀温控仪(BM)经通讯接ロ(RS)与计算机(PC)信号连接； 背压阀(BV)与分析器(FQ)间的管线接头(C)上设置有伴热带(HT)，伴热带(HT)通过导线与管线保温器(LM)相连； 分析器(FQ)的检测信号通过导线与与计算机(PC)信号连接。
2.按照权利要求I所述便携式多功能微反应系统，其特征在于 所述反应器(R)为反应管，反应器(R)置于反应加热炉的电加热区。
3.按照权利要求I所述便携式多功能微反应系统，其特征在于 机箱(I)由方型框架(1-1)及于其六个面上设置的面板组成，框架(1-1)正面、上面和下面设置的面板固定安装在框架(1-1)上，框架(1-1)背面设置的面板固定安装在框架(1-1)上，背面面板中部设有可打开和关闭的活动门；框架(1-1)左侧面和右侧面设置的面板采用活动方式安装在框架上，可以方便打开和关闭，便于系统安装检修，框架(1-1)上面设置的面板上设有把手，用于携带该�？橄低�。
4.按照权利要求3所述便携式多功能微反应系统，其特征在于 框架(1-1)正面设置的面板上开孔安装截止阀(V)、质量流量控制器(MFC)、调压阀(RV)、背压阀(BV)、质量流量控制仪(MM)、反应加热炉温控仪(RM)、背压阀温控仪(BM)、压力检测仪(PM)，面板表面上印刷气体管路流程图。
5.按照权利要求3所述便携式多功能微反应系统，其特征在于背面面板四周开孔安装输入输出管线接头(C)。
6.按照权利要求3所述便携式多功能微反应系统，其特征在于背面面板中部的活动门开孔安装管线保温器(LM)。
专利摘要本实用新型公开了一种新型的便携式多功能微反应系统。该系统采用模块化设计，将所有的反应参数控制单元和反应参数测量单元集成在一个�？橹校哂刑寤�、重量轻、便于携带的特点。该系统中布局有多路气体流路，采用多种阀、质量流量计控制每路气体的流量、压力；采用温控仪程序控制反应器温度和恒定管线温度；计算机通过串行接口可监控整个系统的流量、压力、温度，实现反应过程的计算机监控。该反应控制系统与�？榛募尤嚷臀⑸滓墙岷鲜褂每梢允迪直阈偷奈⒎从ο低彻δ埽部梢宰魑懒⒌姆从刂频ピ敫骼嘣环从Τ亓�。该系统在石油化工、能源、环境等领域中的基础研究和工业应用等可发挥重要作用。
文档编号G01N30/06GK202420932SQ201120520788
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者傅强, 包信和, 杨志强, 潘秀莲, 谭大力 申请人:中国科学院大连化学物理研究所
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