固定床催化劑評價裝置

一、 裝置概述

固定床催化劑評價裝置配置兩個進氣路和一個進液路，氣路由氣體質(zhì)量流量控制器精密控制進氣量，液路由精密計量泵控制進液量。裝置采用一個反應(yīng)爐三種規(guī)格反應(yīng)器的方式，可以實現(xiàn)100ml、50ml、30ml的不同裝填量，這樣增加實驗裝填的靈活性。反應(yīng)爐分為預(yù)熱段部分、恒溫段部分和保溫段部分，為開式加熱爐，采用五段溫度控制以保證其反應(yīng)所需的恒溫區(qū)的穩(wěn)定。預(yù)熱段可以實現(xiàn)原料的預(yù)熱，平衡恒溫段向外散熱保證恒溫區(qū)的穩(wěn)定，恒溫段能保證催化劑在恒定的溫度區(qū)域內(nèi)進行反應(yīng)，保溫段能平衡恒溫段的散熱保證恒溫區(qū)的穩(wěn)定。冷凝分離系統(tǒng)采用液位自動控制和氣體自動排放的方式。

裝置框架采用標(biāo)準(zhǔn)鋁合金型材搭建而成。

裝置設(shè)置多級關(guān)聯(lián)的保護系統(tǒng)，確保裝置設(shè)備和操作人員的安全。

裝置適用于不同實驗條件、不同進料量和不同催化劑裝填量的評價和研究。

二、 主要工藝參數(shù)

催化劑裝填量：100ml、50ml、30ml

H₂氣體流量：0-500ml/min，控制精度：±1％

N₂氣體流量：0-500ml/min，控制精度：±1％

液體進料量：0-10ml/min，控制精度：±1％

反應(yīng)壓力：0-9Mpa，控制精度：±1％

設(shè)計壓力：10Mpa，控制精度：±1％

反應(yīng)溫度：室溫-500℃，控溫精度±1℃

設(shè)計溫度：550℃，控制精度：±1℃

三、 裝置流程操作說明及部件描述

裝置工藝流程詳見附圖。

裝置流程油六大系統(tǒng)組成：氣體進料系統(tǒng)、液體進料系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、冷凝分離系統(tǒng)、液位控制及回收系統(tǒng)、尾氣自動排放和計量系統(tǒng)。

1、 氣體進料系統(tǒng)

兩路氣體分別為氫氣（H₂）和氮氣（N₂）,其進料方式如下所述：

由兩通球閥（HV-11）進入系統(tǒng)的氫氣（H₂），經(jīng)過濾器（F-11）過濾，過濾后的氣體經(jīng)減壓閥（PCV-11）減至目標(biāo)壓力，經(jīng)過質(zhì)量流量控制器（FT/FV-11）控制和計量，并經(jīng)過單向閥（CK-11）后進入反應(yīng)系統(tǒng)。兩通球閥（HV-14）和針閥（HV-15）為質(zhì)量流量控制器（FT/FV-11）旁路閥。減壓閥（PCV-11）進口壓力0-6000psi，出口壓力0-1500psi可調(diào)，減壓閥進出口有壓力表（PI-11）、壓力表（PI-12）測量壓力。質(zhì)量流量控制器（FT/FV-11）：控制范圍0-500ml/min，控制精度：±1％

由兩通球閥（HV-21）進入系統(tǒng)的氮氣（N2），經(jīng)過濾器（F-21）過濾，過濾后的氣體經(jīng)減壓閥（PCV-21）減至目標(biāo)壓力，經(jīng)過質(zhì)量流量控制器（FT/FV-21）控制和計量，并經(jīng)過單向閥（CK-21）后進入反應(yīng)系統(tǒng)。兩通球閥（HV-24）和針閥（HV-25）為質(zhì)量流量控制器（FT/FV-21）旁路閥。減壓閥（PCV-21）進口壓力0-6000psi，出口壓力0-1500psi可調(diào)，減壓閥進出口有壓力表（PI-21）、壓力表（PI-22）測量壓力。質(zhì)量流量控制器（FT/FV-21）：控制范圍0-500ml/min，控制精度：±1％

氮氣還可通過兩通球閥（HV-26），經(jīng)減壓閥（PCV-22）減壓，由兩通球閥（HV-27），三通球閥（HV-31），輸送到產(chǎn)品罐（V-52）、原料罐（V-31）使用。減壓閥（PCV-22）進口壓力0-3500psi，出口壓力0-250psi可調(diào)，減壓閥進出口有壓力表（PI-23）、壓力表（PI-24）測量壓力。

2、 液體進料系統(tǒng)

經(jīng)電子天平（WT-31）稱重后的液體原料由原料罐（V-31）經(jīng)三通球閥（HV-32）和液體過濾器（F-31）過濾后，通過精密泵（p-31）安一定流量經(jīng)過三通球閥（HV-33）和單向閥（CK-31）注入反應(yīng)系統(tǒng)。電子天平（WT-31）量程30Kg，精度1g。原料罐（V-31）容積3L，耐壓2.5Mpa。

精密計量泵設(shè)有壓力上限保護，并設(shè)有安全閥（PSV-31）雙重壓力保護，以防泵出口壓力異常超壓后損壞精密計量泵。精密計量泵流量控制范圍0.001-12ml/min，壓力6000psi。

3、 反應(yīng)系統(tǒng)

經(jīng)過計量后的氣相和液相原理進入反應(yīng)器（R-101）進行催化反應(yīng)。反應(yīng)溫度由反應(yīng)爐（FRN-101）進行加熱，以保證反應(yīng)溫度。

反應(yīng)器（R-101）進口安裝壓力變送器（PI-101）用于測量反應(yīng)器進口壓力，并裝有安全閥（PSV101）以防反應(yīng)器壓力超過正常值。裝置配有3種規(guī)格反應(yīng)器，用于不同量催化劑充填。內(nèi)徑分別為9mm、12mm、16mm，有效長度1000mm，分別用于30ml、50ml、100ml量的催化劑充填。反應(yīng)器工作溫度：室溫-500℃，工作壓力：10MPa。壓力變送器量程16Mpa測量精度0.01Mpa。

反應(yīng)爐（FRN-101）為開式加熱爐，分5段控溫，分別為（TIC101）、（TIC102）、（TIC103）、（TIC104）、（TIC105），溫控范圍室溫-500℃。反應(yīng)器內(nèi)有測溫探頭（TI106）。溫控儀為程序升溫，帶上限報警功能，固態(tài)繼電器輸出。熱電偶為K型。

反應(yīng)器出口設(shè)計有采樣口，通過閥（HV-101）、閥（102）采樣，保證反應(yīng)過程中實時采樣分析。

4、 冷凝分離系統(tǒng)

經(jīng)過反應(yīng)器反應(yīng)后的產(chǎn)物，經(jīng)冷凝器（HE-41）冷卻，進入氣液分離器（V-51）進行氣液分離。氣液分離器（V-51）分離后的產(chǎn)物分為氣相和液相兩部分。

根據(jù)反應(yīng)的需要，可以調(diào)節(jié)冷凝器（HE-41）的進水量，以控制冷凝產(chǎn)物的zui終溫度。

5、 液位控制及回收系統(tǒng)

氣液分離器（V-51）中的液位通過液位計（LT-51）測量，并經(jīng)過液位調(diào)節(jié)閥（LV-51）進行液位調(diào)節(jié)。經(jīng)過濾器（F-51）、液位調(diào)節(jié)閥（LV-51）流出的液相進入產(chǎn)品罐（V-52）中，，并由電子天平（WT-51）進行稱量。兩通球閥（HV-55）和針閥（HV-56）為液位調(diào)節(jié)閥（LV-51）的旁路閥。

電子天平（WT-51）量程30Kg，精度1g。

6、 尾氣自動排放和計量系統(tǒng)

經(jīng)過氣液分離器（V-51）分離后的不凝氣體，經(jīng)過氣體過濾器（F-61）的過濾，再經(jīng)數(shù)字壓力調(diào)節(jié)閥（PCV-61）調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，流出的氣體經(jīng)濕式氣體流量計（WTM-61）計量后放空處理。采樣閥（HV-65）可實時采樣。兩通球閥（HV-63）和針閥（HV-64）為數(shù)字壓力調(diào)節(jié)閥（PCV-61）的旁路閥。

數(shù)字壓力調(diào)節(jié)閥（PCV-61）調(diào)節(jié)壓力控制范圍：0-2500psi。

氣體流量計（WTM-61）流量測量范圍0-0.2m³/h。

四、安 全

儀器的安全操作涉及到操作者的人身安全和儀器的正常使用壽命，廠家提醒操作者注意如下要點：

* 儀器的各類儀表和計算機必須保證正確的電源輸入，必須配有自動穩(wěn)壓保護裝置。

* 儀器各部保證有良好的接地。

* 流程管匯各部的壓力不高于設(shè)計壓力，特別不能高于各種檢測儀表的量程，使用氣體加壓時必須格外小心。

* 儀器的閥門設(shè)計為手動操作，請按試驗步驟預(yù)先設(shè)計好試驗流程走向，任何一閥門的操作錯誤均可能導(dǎo)致整個試驗的失敗。

*系統(tǒng)在高溫操作時，必須帶有絕熱手套，以免燙傷。

五、安 裝

儀器出廠時已全部安裝就緒，并經(jīng)過實際測試。為了方便包裝運輸，儀器分成不同部分包裝，安裝時請仔細(xì)參閱流程圖。

安裝工作也可由廠方技術(shù)人員和用戶共同完成，以便用戶進一步熟悉儀器，便于日后日常維護。