催化化學(xué)反應(yīng)裝置及用于該裝置的供氣部件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及催化化學(xué)反應(yīng)裝置及用于給催化化學(xué)反應(yīng)裝置分配氣體的供氣部件，包括氣體發(fā)生器、氣體儲罐、氣體分配器、氣壓表、三通氣體閥門、氣壓調(diào)節(jié)閥門、連接上述組件的氣體管路、連接氣體分配器和反應(yīng)瓶的一根或多根氣體管路和排氣閥；氣體發(fā)生器、氣體儲罐和氣體分配器之間用氣體管路相連；連接至氣體儲罐的氣體管路經(jīng)由氣體分配器與連接至反應(yīng)瓶的氣體管路相連；氣體分配器與壓力表相連，用以監(jiān)測供氣部件中的氣壓；氣體分配器與氣壓調(diào)節(jié)閥門相連，用以調(diào)控、監(jiān)測輸送到反應(yīng)瓶中的氣壓；三通閥門安裝在氣體管路的不同位置上，實(shí)現(xiàn)對氣體流動的完全控制。還提供催化化學(xué)反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)部件和本實(shí)用新型的供氣部件。
【專利說明】催化化學(xué)反應(yīng)裝置及用于該裝置的供氣部件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于化學(xué)反應(yīng)儀器領(lǐng)域，涉及催化化學(xué)反應(yīng)裝置及用于該裝置的供氣部件。

【背景技術(shù)】
[0002]催化氫化是有機(jī)化學(xué)中的常用反應(yīng)，在工業(yè)及合成實(shí)驗(yàn)室中均有廣泛的應(yīng)用。但是，目前可用于合成實(shí)驗(yàn)室的既有加氫還原反應(yīng)裝置不能滿足實(shí)際工作需求。既有設(shè)備生產(chǎn)價格高昂，合成實(shí)驗(yàn)室很難普遍選購。同時部分設(shè)備采用了大功率電機(jī)傳動，隨著機(jī)體老化，會帶來很大的噪音干擾。另外，既有設(shè)備不具備實(shí)用的多通路反應(yīng)能力。
[0003]基于這樣一個市場空白，我們有針對性的設(shè)計(jì)了一款小型，多通道催化加氫設(shè)備?？紤]到合成實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)規(guī)模有限，我們采用了通常的磁力攪拌的方式對反應(yīng)相進(jìn)行攪拌，從根本上避免噪音污染。同時，相比市場上的三種既有設(shè)備，在采購價格、設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性、反應(yīng)通路和反應(yīng)壓力溫度的可調(diào)控性上均具有優(yōu)勢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多通道高通量反應(yīng)裝置，實(shí)現(xiàn)在不同溫度(0-80°C )內(nèi)、不同氣體(例如氫氣)壓力(0-0.4MPa)下、進(jìn)行毫克至百克級催化化學(xué)反應(yīng)(例如催化氫化反應(yīng))。
[0005]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:氣體發(fā)生器，連接雙儲氣鋼瓶，再連接多通道氣體分配器，最后把氣體分配至耐壓反應(yīng)瓶。反應(yīng)通過多工位控溫磁力攪拌器進(jìn)行控溫攪拌。氣體分配器同時還和壓力表連接，用于監(jiān)測體系內(nèi)氣壓。氣體分配器還和真空泵連接，用于除去反應(yīng)體系的氧氣，提高反應(yīng)的安全性。在設(shè)備管路的不同部分裝有兩通或者三通閥門實(shí)現(xiàn)對氣體流動的有效控制。反應(yīng)瓶為玻璃材質(zhì)或者不銹鋼材質(zhì)壓力反應(yīng)瓶。氣體管路材質(zhì)為不銹鋼，或其它耐壓塑料管路。耐高壓反應(yīng)瓶，置于有機(jī)玻璃防爆罩內(nèi)，防止意外人身傷害。根據(jù)氣體管路具體材質(zhì)，各部件之間的連接方式可以選擇卡套密封連接、O-型圈密封連接、(VCR)金屬墊片密封連接、快擰連接、快插連接或者焊接。
[0006]因此，本實(shí)用新型第一方面提供一種用于催化化學(xué)反應(yīng)的供氣部件，用于給催化化學(xué)反應(yīng)裝置分配氣體，其特征在于，所述供氣部件包括:
[0007](a)氣體發(fā)生器；
[0008](b)氣體儲罐；
[0009](C)氣體分配器；
[0010](d)氣壓表；
[0011](e)和三通氣體閥門；
[0012](f)氣壓調(diào)節(jié)閥門；
[0013](g)連接上述部件的氣體管路；
[0014](h)連接氣體分配器和反應(yīng)瓶的一根或多根氣體管路；和
[0015](i)排氣閥；
[0016]其中，所述氣體發(fā)生器、氣體儲罐和氣體分配器之間用氣體管路相連；
[0017]連接至氣體儲罐的氣體管路經(jīng)由所述氣體分配器與連接至反應(yīng)瓶的氣體管路相連；
[0018]所述氣體分配器與所述壓力表相連，用以監(jiān)測供氣部件中的氣壓；
[0019]所述氣體分配器與所述氣壓調(diào)節(jié)閥門相連，用以調(diào)控、監(jiān)測輸送到反應(yīng)瓶中的氣壓；
[0020]所述三通閥門安裝在所述氣體管路的不同位置上，實(shí)現(xiàn)對氣體流動的完全控制。
[0021]在一個具體實(shí)施例中，所述供氣部件還包括與真空泵連接的氣體管路，其中，所述與真空泵連接的氣體管路和與氣體儲罐連接的氣體管路通過三通閥門與所述氣體分配器相互連通。
[0022]在一個具體實(shí)施例中，所述排氣閥與所述氣體分配器連接。
[0023]在一個具體實(shí)施例中，所述氣體發(fā)生器用于產(chǎn)生氫氣、二氧化碳、一氧化碳、臭氧或氯氣。
[0024]在一個具體實(shí)施例中，所述氣體發(fā)生器、氣體儲罐和氣體分配器之間經(jīng)由三通閥門相互連通。
[0025]本實(shí)用新型第二方面提供一種催化化學(xué)反應(yīng)裝置，所述裝置包括:
[0026](I)反應(yīng)部件，該反應(yīng)部件包括磁力攪拌器和一個或多個反應(yīng)瓶，該反應(yīng)瓶置于所述磁力攪拌器之中或之上，并由該磁力攪拌器控制以攪拌反應(yīng)瓶中發(fā)生的反應(yīng)；和
[0027](2)供氣部件，該供氣部件包括:
[0028](a)氣體發(fā)生器；
[0029](b)氣體儲罐；
[0030](C)氣體分配器；
[0031](d)氣壓表；
[0032](e)三通氣體閥門；
[0033](f)氣壓調(diào)節(jié)閥門；
[0034](g)連接上述部件的氣體管路；和
[0035](h)連接氣體分配器和反應(yīng)瓶的一根或多根氣體管路；
[0036]其中，所述氣體發(fā)生器、氣體儲罐和氣體分配器之間用氣體管路相連；
[0037]連接至氣體儲罐的氣體管路經(jīng)由所述氣體分配器與連接至反應(yīng)瓶的氣體管路相連；
[0038]所述氣體分配器與所述壓力表相連，用以監(jiān)測供氣部件中的氣壓；
[0039]所述氣體分配器與所述氣壓調(diào)節(jié)閥門相連，用以調(diào)控、監(jiān)測輸送到反應(yīng)瓶中的氣壓；
[0040]所述三通閥門安裝在所述氣體管路的不同位置上，實(shí)現(xiàn)對氣體流動的完全控制。
[0041]在一個具體實(shí)施例中，所述供氣部件還包括與真空泵連接的氣體管路，其中，所述與真空泵連接的氣體管路和與氣體儲罐連接的氣體管路通過三通閥門與所述氣體分配器相互連通。
[0042]在一個具體實(shí)施例中，所述供氣部件還包括與所述氣體分配器連接的排氣閥。
[0043]在一個具體實(shí)施例中，所述氣體發(fā)生器用于產(chǎn)生氫氣、二氧化碳、一氧化碳、臭氧或氯氣。
[0044]在一個具體實(shí)施例中，所述催化化學(xué)反應(yīng)裝置是催化加氫反應(yīng)裝置，所述氣體發(fā)生器用于產(chǎn)生氫氣。
[0045]本實(shí)用新型還提供一種催化加氫反應(yīng)裝置，所述裝置包括:
[0046]多工位溫控磁力攪拌器I ;
[0047]置于所述磁力攪拌器I上或內(nèi)的耐壓反應(yīng)瓶2 ；
[0048]氣體分配器9 ；
[0049]用于連通耐壓反應(yīng)瓶2和氣體分配器9的氣體管路4 ；
[0050]閥門8，用于控制氣體管路4中的氣壓；
[0051]與氣體分配器9連接的壓力表10 ；
[0052]氣體儲罐16 ；
[0053]真空泵；
[0054]連通真空泵與氣體分配器9的氣體管路12 ；
[0055]連通氣體分配器9與氣體儲罐16的氣體管路13 ；
[0056]三通閥門11，同時與氣體管路12和氣體管路13連接，從而使氣體分配器9、氣體儲罐16和真空泵相互連通；和
[0057]排氣閥7，與氣體分配器9相連，用于反應(yīng)結(jié)束后排放耐壓反應(yīng)瓶中氣體，或者在其它需要的情況下排放供氣部件中的氣體。
[0058]在一個具體實(shí)施例中，所述催化加氫反應(yīng)裝置還包括:
[0059]反應(yīng)瓶2和氣體管路4之間的轉(zhuǎn)接頭3 ;和
[0060]磁力攪拌器I上安裝有的防爆罩5和防爆罩蓋6。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0061]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0062]圖1為本實(shí)用新型部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0063]圖2為本實(shí)用新型部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0064]圖3為本實(shí)用新型部分結(jié)構(gòu)示意圖
[0065]下列是圖中各標(biāo)識的具體名稱:
[0066]1:四工位磁力攪拌器；
[0067]2:反應(yīng)瓶；
[0068]3:轉(zhuǎn)接頭；
[0069]4:氣體管路；
[0070]5:四隔間有機(jī)玻璃防爆罩；
[0071]6:防爆罩蓋；
[0072]7:排氣兩通閥門；
[0073]8:氣壓調(diào)節(jié)閥門；
[0074]9:氣體分配器；
[0075]10:壓力表；
[0076]11:三通閥門；
[0077]12:連通真空泵的氣體管路；
[0078]13:連接儲氣鋼瓶的氣體管路；
[0079]14:安裝在耐壓反應(yīng)瓶上的轉(zhuǎn)接頭；
[0080]15:連接氫氣發(fā)生器的氣體管路；
[0081]16:氣體儲罐；
[0082]17:控制氫氣流動的三通閥門。

【具體實(shí)施方式】
[0083]圖2顯示了本實(shí)用新型的用于催化化學(xué)反應(yīng)的供氣部件的示意圖。圖中，供氣部件包括連接至氣體儲罐的氣體管路13，連接至反應(yīng)瓶的一根或多根氣體管路4，氣體分配器9和與氣體分配器9相連的壓力表10。
[0084]還包括連接至真空泵的氣體管路12。從圖2可以看出，連接至氣體儲罐的氣體管路13和連接至真空泵(未顯示)的氣體管路12通過三通閥門11與氣體分配器9相互連通。氣體分配器9與真空泵相連通時，可用于除去反應(yīng)體系中的氧氣，提高反應(yīng)的安全性。
[0085]還包括排氣閥7。排氣閥7是一個二通閥門，用于反應(yīng)結(jié)束后排放耐壓反應(yīng)瓶中氣體，或者在其它需要的情況下排放供氣部件中的氣體。
[0086]與反應(yīng)瓶連接的氣體管路4上可具有調(diào)節(jié)閥門8，用于調(diào)節(jié)提供給耐壓反應(yīng)瓶中的氫氣的壓力。
[0087]圖2中顯示有5根氣體管路4。但可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置氣體管路4的數(shù)量。例如，可根據(jù)反應(yīng)瓶的數(shù)量設(shè)置氣體管路4的數(shù)量?；蛘?，通常可設(shè)置2 — 10根氣體管路4，在不需要使用時，可通過閥門8關(guān)閉。
[0088]氣體分配器9的壓力可通過壓力表10來讀取，技術(shù)人員可根據(jù)壓力表10的數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)際反應(yīng)情況打開、關(guān)閉或關(guān)小相應(yīng)的閥門，以調(diào)整輸送給反應(yīng)瓶的氣體量、流速，或排出相應(yīng)的廢氣等。
[0089]圖3顯示本實(shí)用新型供氣部件的另外部分，其中，連接至氣體儲罐16的氣體管路13與氣體儲罐16相連,而氣體儲罐16通過氣體管路15與氣體發(fā)生器(未顯不)相連?？捎萌ㄩy門17來控制氣體儲罐16、氣體分配器9和氣體發(fā)生器之間的連通。氣體儲罐16的數(shù)量可視反應(yīng)需要而定。例如，圖3中顯示了兩個氣體儲罐，但也可僅使用一個氣體儲罐，或者使用更多個氣體儲罐。氣體儲罐的材質(zhì)可以是鋼材，例如可以是儲氣鋼瓶。
[0090]應(yīng)理解，氣體發(fā)生器可產(chǎn)生各種反應(yīng)所需的氣體，包括但不限于氫氣、二氧化碳、一氧化碳、臭氧或氯氣。因此，例如，當(dāng)需要?dú)錃鈺r，本實(shí)用新型的供氣部件含有氫氣發(fā)生器，例如電解水氫氣發(fā)生器，從而本實(shí)用新型的供氣部件可以給催化加氫反應(yīng)部件供給氫氣。
[0091]同時，氣體儲罐中的氣體也可以是各種反應(yīng)所需的氣體，包括但不限于氫氣、二氧化碳、一氧化碳、臭氧或氯氣。
[0092]圖1顯示了本實(shí)用新型的催化化學(xué)反應(yīng)部件。圖中，四工位磁力攪拌器I上包含四個工位，每個工位放置一個耐高壓反應(yīng)瓶2，每個耐高壓反應(yīng)瓶2通過氣體管路4與圖2所示的供氣部件相連。每個反應(yīng)瓶2與每根氣體管路4之間可用轉(zhuǎn)接頭3相連接。該反應(yīng)部件還可包括四隔間有機(jī)玻璃防爆罩5和相應(yīng)的防爆罩蓋6。
[0093]耐高壓反應(yīng)瓶2可由本領(lǐng)域常用的各種材質(zhì)制備而成，通常是玻璃材質(zhì)或者不銹鋼材質(zhì)。
[0094]耐高壓反應(yīng)瓶2的數(shù)量并不限于4個?？筛鶕?jù)實(shí)際反應(yīng)需要設(shè)置反應(yīng)瓶的數(shù)量。
[0095]在一個具體實(shí)施例中，所述催化化學(xué)反應(yīng)部件是催化加氫反應(yīng)部件。
[0096]應(yīng)理解，用于本實(shí)用新型的各種氣體管路、轉(zhuǎn)接頭可以由本領(lǐng)域周知的材料制成。作為一個具體實(shí)例，這些氣體管路和接頭可以由聚四氟乙烯材料制成。在某些實(shí)施例中，氣體管路材質(zhì)可以是不銹鋼材質(zhì)。
[0097]在一個具體反應(yīng)實(shí)例中，所述催化化學(xué)反應(yīng)裝置是催化加氫反應(yīng)裝置。在將相應(yīng)反應(yīng)物加到反應(yīng)瓶2內(nèi)之后，將反應(yīng)瓶置于磁力攪拌器I上，然后經(jīng)由轉(zhuǎn)接頭3連接上氣體管路4。通過閥門17控制氫氣供給。若氣體儲罐16中的氫氣供給充足，可控制閥門17，將氣體儲罐中的氫氣提供給氣體分配器9 ;若不足,可控制閥門17,直接由氫氣反應(yīng)器提供氫氣。當(dāng)然也可由氣體儲罐16和氫氣反應(yīng)器一同供應(yīng)氫氣。
[0098]可根據(jù)反應(yīng)需要以及根據(jù)壓力表10經(jīng)由閥門8調(diào)節(jié)提供給各反應(yīng)瓶2的氫氣量。
[0099]氣體管路12用于和真空泵的連接，用于除去反應(yīng)體系的氧氣，提高反應(yīng)的安全性。
[0100]雖然以具體實(shí)施例的方式闡述了本實(shí)用新型，但應(yīng)理解，本實(shí)用新型并不限于上述具體實(shí)例。在不偏離本實(shí)用新型的精神的情況下，對本實(shí)用新型做出的任何改動，都應(yīng)在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于催化化學(xué)反應(yīng)的供氣部件，用于給催化化學(xué)反應(yīng)裝置分配氣體，其特征在于，所述供氣部件包括: (a)氣體發(fā)生器； (b)氣體儲罐； (C)氣體分配器； (d)壓力表； (e)三通氣體閥門； (f)氣壓調(diào)節(jié)閥門； (g)連接上述部件(a)到(f)的氣體管路； (h)連接氣體分配器和反應(yīng)瓶的一根或多根氣體管路；和 (i)排氣閥； 其中，所述氣體發(fā)生器、氣體儲罐和氣體分配器之間用氣體管路相連； 連接至氣體儲罐的氣體管路經(jīng)由所述氣體分配器與連接至反應(yīng)瓶的氣體管路相連； 所述氣體分配器與所述壓力表相連，用以監(jiān)測供氣部件中的氣壓； 所述氣體分配器與所述氣壓調(diào)節(jié)閥門相連，用以調(diào)控、監(jiān)測輸送到反應(yīng)瓶中的氣壓； 所述三通閥門安裝在所述氣體管路的不同位置上，實(shí)現(xiàn)對氣體流動的完全控制。
2.如權(quán)利要求1所述的供氣部件，其特征在于，所述供氣部件還包括與真空泵連接的氣體管路，其中，所述與真空泵連接的氣體管路和與氣體儲罐連接的氣體管路通過三通閥門與所述氣體分配器相互連通。
3.如權(quán)利要求1所述的供氣部件，其特征在于，所述氣體發(fā)生器用于產(chǎn)生氫氣、二氧化碳、一氧化碳、臭氧或氯氣。
4.如權(quán)利要求1所述的供氣部件，其特征在于，所述氣體發(fā)生器、氣體儲罐和氣體分配器之間經(jīng)由三通閥門相互連通。
5.一種催化化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述裝置包括: (1)反應(yīng)部件，該反應(yīng)部件包括磁力攪拌器和一個或多個反應(yīng)瓶，該反應(yīng)瓶置于所述磁力攪拌器之中或之上，并由該磁力攪拌器控制以攪拌反應(yīng)瓶中發(fā)生的反應(yīng)；和 (2)供氣部件，該供氣部件包括: (a)氣體發(fā)生器； (b)氣體儲罐； (C)氣體分配器； (d)壓力表； (e)三通氣體閥門； (f)氣壓調(diào)節(jié)閥門； (g)連接上述部件(a)到(f)的氣體管路；和 (h)連接氣體分配器和反應(yīng)瓶的一根或多根氣體管路； 其中，所述氣體發(fā)生器、氣體儲罐和氣體分配器之間用氣體管路相連； 連接至氣體儲罐的氣體管路經(jīng)由所述氣體分配器與連接至反應(yīng)瓶的氣體管路相連； 所述氣體分配器與所述壓力表相連，用以監(jiān)測供氣部件中的氣壓； 所述氣體分配器與所述氣壓調(diào)節(jié)閥門相連，用以調(diào)控、監(jiān)測輸送到反應(yīng)瓶中的氣壓； 所述三通閥門安裝在所述氣體管路的不同位置上，實(shí)現(xiàn)對氣體流動的完全控制。
6.如權(quán)利要求5所述的催化化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述供氣部件還包括與真空泵連接的氣體管路，其中，所述與真空泵連接的氣體管路和與氣體儲罐連接的氣體管路通過三通閥門與所述氣體分配器相互連通。
7.如權(quán)利要求5— 6中任一項(xiàng)所述的催化化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述供氣部件還包括與所述氣體分配器連接的排氣閥。
8.如權(quán)利要求7所述的催化化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述催化化學(xué)反應(yīng)裝置是催化加氫反應(yīng)裝置，所述氣體發(fā)生器用于產(chǎn)生氫氣。
9.一種催化加氫反應(yīng)裝置，其特征在于，所述裝置包括: 多工位溫控磁力攪拌器(I)； 置于所述磁力攪拌器(I)上或內(nèi)的耐壓反應(yīng)瓶(2); 氣體分配器(9)； 用于連通耐壓反應(yīng)瓶(2)和氣體分配器(9)的氣體管路(4)； 閥門(8)，用于控制氣體管路(4)中的氣壓； 與氣體分配器(9)連接的壓力表(10)； 氣體儲罐(16)； 真空泵； 連通真空泵與氣體分配器(9)的氣體管路(12)； 連通氣體分配器(9)與氣體儲罐(16)的氣體管路(13)； 三通閥門(11)，同時與氣體管路(12)和氣體管路(13)連接，從而使氣體分配器(9)、氣體儲罐(16)和真空泵相互連通；和 排氣閥(7)，與氣體分配器(9)相連，用于反應(yīng)結(jié)束后排放耐壓反應(yīng)瓶中氣體，或者在其它需要的情況下排放供氣部件中的氣體。
10.如權(quán)利要求9所述的催化加氫反應(yīng)裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 反應(yīng)瓶⑵和氣體管路⑷之間的轉(zhuǎn)接頭⑶；和 磁力攪拌器(I)上安裝有的防爆罩(5)和防爆罩蓋(6)。
【文檔編號】B01J19/00GK204017807SQ201420098112
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】楊有軍 申請人:華東理工大學(xué)