本發(fā)明涉及一種多通道催化劑評價(jià)裝置，屬于多通道平行反應(yīng)器、催化劑評價(jià)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在化學(xué)反應(yīng)中，少量的催化劑在不改變化學(xué)平衡、自身質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都不發(fā)生改變的情況下顯著提高主反應(yīng)速率，降低副反應(yīng)速率，可以使化學(xué)反應(yīng)速率加快到幾百萬倍以上。催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有極其重要的地位，據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有90％以上的工業(yè)過程中使用催化劑，如化工、石化、生化、環(huán)保等。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，對新型高效催化劑的需求不斷增加，而開發(fā)新型催化劑主要手段是通過各種不同有效成分進(jìn)行組合試驗(yàn)，包括反應(yīng)條件、優(yōu)化催化活性、選擇性和壽命，需要經(jīng)歷催化劑配方篩選、小試評價(jià)、中試放大，再到模式運(yùn)行，最后才投入工業(yè)生產(chǎn)，催化劑的開發(fā)定型經(jīng)歷了漫長的研發(fā)過程，傳統(tǒng)的技術(shù)手段遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上新工藝、新催化材料需求的步伐，而應(yīng)用先進(jìn)的組合化學(xué)方法則可以大大加快開發(fā)和優(yōu)化選擇的速度，該技術(shù)是在對催化反應(yīng)機(jī)理和催化劑設(shè)計(jì)有了深刻了解的基礎(chǔ)上，運(yùn)用組合化學(xué)方法和快速篩選技術(shù)來確定特定催化反應(yīng)中的最優(yōu)催化劑，已經(jīng)成為催化劑研究領(lǐng)域最活躍的前沿技術(shù)之一。組合化學(xué)技術(shù)離不開先進(jìn)的催化劑評價(jià)裝置，多通道、高通量催化劑評價(jià)裝置成為眾多公司競相進(jìn)入的技術(shù)領(lǐng)域，市場需求大，但限于科學(xué)和技術(shù)的壁壘，目前全球僅幾家高科技企業(yè)掌握了這項(xiàng)技術(shù)，且多集中在歐美，國內(nèi)中石化、中石油等大型企業(yè)的下屬研究院只能投入巨資從國外引進(jìn)相關(guān)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供了一種用于催化劑開發(fā)過程中多樣品同時(shí)評價(jià)篩選的多通道催化劑評價(jià)裝置，解決了如何加快開發(fā)和優(yōu)化選擇催化劑速度的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種多通道催化劑評價(jià)裝置，其特征在于，包括氣體減壓模塊和液體原料存儲(chǔ)模塊，氣體減壓模塊出口端連接多通道氣體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊進(jìn)口端，液體原料存儲(chǔ)模塊出口端連接多通道液體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊進(jìn)口端，多通道液體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊出口端和多通道氣體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊出口端均連接多通道反應(yīng)器及電加熱爐模塊進(jìn)口端，多通道反應(yīng)器及電加熱爐模塊出口端分別連接各通道壓控模塊進(jìn)口端，各通道壓控模塊出口端均與低分兼廢油收集模塊連接，各通道壓控模塊出口端分別與各通道低壓分離器模塊進(jìn)口端連接，各通道低壓分離器模塊分成兩類連接，一類為各通道低壓分離器模塊出口端連接多通道氣相選通模塊進(jìn)口端，多通道氣相選通模塊出口端連接氣相色譜，另一類為各通道低壓分離器模塊出口端連接多通道低分壓控模塊，兩類各通道低壓分離器模塊還分別與各通道液體采樣模塊連接。

優(yōu)選地，所述的多通道液體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊和多通道氣體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊均可采用各通道獨(dú)立進(jìn)料計(jì)量，也可采用所有通道統(tǒng)一計(jì)量，再通過分配模塊均勻分配成相同流量進(jìn)入各通道。

優(yōu)選地，所述通道的數(shù)量為2-16。

優(yōu)選地，所述的氣體減壓模塊包括氣源總開關(guān)、氣體減壓閥，各通道氣體進(jìn)料計(jì)量模塊由各通道的氣體質(zhì)量流量控制器及其出口背壓閥組成，液體原料存儲(chǔ)模塊由各通道原料罐及其底部電子秤組成，各通道液體進(jìn)料計(jì)量模塊包括原料油/開停工油切換閥、進(jìn)料計(jì)量泵，多通道反應(yīng)器及電加熱爐模塊由多通道反應(yīng)器及電加熱系統(tǒng)組成，各通道的反應(yīng)器集成在一個(gè)反應(yīng)器外殼中，反應(yīng)器外殼外側(cè)設(shè)有電加熱系統(tǒng)，各通道壓控模塊由背壓閥組成，各通道液體采樣模塊由氣動(dòng)選通閥、液體采樣瓶、采樣瓶恒溫箱組成，多通道氣相選通模塊包括氣動(dòng)選通閥、選通閥恒溫箱和去氣相色譜管線上的開關(guān)閥組成；

氣源總開關(guān)連接氣體減壓閥，氣體減壓閥連接各通道的氣體質(zhì)量流量控制器，氣體質(zhì)量流量控制器連接出口背壓閥，原料罐連接原料油/開停工油切換閥，原料油/開停工油切換閥連接進(jìn)料計(jì)量泵，出口背壓閥與料計(jì)量泵均連接各通道的反應(yīng)器，各通道的反應(yīng)器連接背壓閥，背壓閥連接兩位三通閥，兩位三通閥一端連接低分兼廢油收集模塊，兩位三通閥另一端連接各通道低壓分離器模塊，各通道低壓分離器模塊的氣相管線連接多通道低分壓控模塊，各通道低壓分離器模塊的液相管線連接液體采樣瓶，液體采樣瓶通過其頂部的氣動(dòng)選通閥連接低分兼廢油收集模塊，液體采樣瓶設(shè)于采樣瓶恒溫箱內(nèi)，各通道低壓分離器模塊的氣相管線上連接有氣動(dòng)選通閥，氣動(dòng)選通閥連接去氣相色譜管線上的開關(guān)閥，氣動(dòng)選通閥的外側(cè)設(shè)有選通閥恒溫箱。

優(yōu)選地，所述的氣動(dòng)選通閥的接口數(shù)與通道的數(shù)量相同，一個(gè)接口對應(yīng)一個(gè)通道。

本發(fā)明的各通道的反應(yīng)溫度一致，各通道的氣液進(jìn)料量和反應(yīng)壓力可相同，也可不同，本發(fā)明的裝置可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)催化劑評價(jià)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求可進(jìn)行不同催化劑相同反應(yīng)條件下的催化性能篩選實(shí)驗(yàn)，也可進(jìn)行同一催化劑不同反應(yīng)條件的工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，還可以利用組合化學(xué)方法進(jìn)行不同催化劑不同反應(yīng)條件的正交實(shí)驗(yàn)。

本發(fā)明的裝置配備自動(dòng)化控制所需的集散控制系統(tǒng)(DCS)，實(shí)現(xiàn)裝置進(jìn)料、溫度壓力自動(dòng)控制，反應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后自動(dòng)采集氣液樣品，故障報(bào)警、自動(dòng)聯(lián)鎖，可短期無人值守操作，大大減少操作人員的數(shù)量，提高工作效率，加快催化劑研發(fā)步伐。

附圖說明

圖1為一種多通道催化劑評價(jià)裝置的原理圖；

圖2為一種多通道催化劑評價(jià)裝置的方案流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

本發(fā)明為一種多通道催化劑評價(jià)裝置，用于催化劑開發(fā)過程中多樣品同時(shí)評價(jià)篩選，通過自動(dòng)化控制大大提高工作效率，加快催化劑研發(fā)步伐。如圖1所示，本發(fā)明的一種多通道催化劑評價(jià)裝置由氣體減壓模塊、多通道氣體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊、液體原料存儲(chǔ)模塊、多通道液體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊、多通道反應(yīng)器及電加熱爐模塊、各通道壓控模塊、低分兼廢油收集模塊、各通道低壓分離器模塊、各通道液體采樣模塊、多通道低分壓控模塊、多通道氣相選通模塊、氣相色譜等部分組成。

氣體減壓模塊出口端連接多通道氣體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊進(jìn)口端，液體原料存儲(chǔ)模塊出口端連接多通道液體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊進(jìn)口端，多通道液體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊出口端和多通道氣體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊出口端均連接多通道反應(yīng)器及電加熱爐模塊進(jìn)口端，多通道反應(yīng)器及電加熱爐模塊出口端分別連接各通道壓控模塊進(jìn)口端，各通道壓控模塊出口端均與低分兼廢油收集模塊連接，各通道壓控模塊出口端分別與各通道低壓分離器模塊進(jìn)口端連接，各通道低壓分離器模塊分成兩類連接，一類為各通道低壓分離器模塊出口端連接多通道氣相選通模塊進(jìn)口端，多通道氣相選通模塊出口端連接氣相色譜，另一類為各通道低壓分離器模塊出口端連接多通道低分壓控模塊，兩類各通道低壓分離器模塊還分別與各通道液體采樣模塊連接。

本發(fā)明結(jié)合高度自動(dòng)化的控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對多個(gè)催化劑樣品同時(shí)評價(jià)，各通道氣液進(jìn)料流量、反應(yīng)溫度壓力可完全自動(dòng)控制，氣液相自動(dòng)識別反應(yīng)是否進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)采集樣品，氣相自動(dòng)在線分析，液相自動(dòng)收集、離線分析。

多通道氣體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊和多通道液體進(jìn)料計(jì)量/分配模塊可根據(jù)具體裝置需求配備，一種物料配備一套計(jì)量/分配模塊，每個(gè)模塊可采用各通道獨(dú)立進(jìn)料計(jì)量方案，也可采用所有通道統(tǒng)一計(jì)量，再通過分配模塊均勻分配成相同流量進(jìn)入各通道的方案，前者裝置投資大，但各通道的氣液進(jìn)料流量可靈活設(shè)置，后者裝置投資小，但各通道的氣液流量完全相同，反應(yīng)條件相對單一。

本發(fā)明的通道數(shù)可在2-16通道內(nèi)可選，本實(shí)施例中以2通道為例介紹多通道催化劑評價(jià)裝置的方案流程，各通道配備一路獨(dú)立的氣體進(jìn)料計(jì)量系統(tǒng)、一路獨(dú)立的液體進(jìn)料計(jì)量系統(tǒng)，其方案流程圖如圖2所示。

本發(fā)明的通道數(shù)和各通道的進(jìn)料計(jì)量系統(tǒng)可以實(shí)際需求按同樣配置拓展。按照本發(fā)明的原理圖，由氣體減壓模塊、多通道氣體進(jìn)料計(jì)量模塊、液體原料存儲(chǔ)模塊、多通道液體進(jìn)料計(jì)量模塊、多通道反應(yīng)器及電加熱爐模塊、各通道壓控模塊、低分兼廢油收集模塊、各通道低壓分離器模塊、各通道液體采樣模塊、多通道低分壓控模塊、多通道氣相選通模塊、氣相色譜等部分組成。

氣體減壓模塊包括氣源總開關(guān)1、氣體減壓閥2組成，新鮮氣源經(jīng)減壓模塊后進(jìn)入各通道氣體進(jìn)料計(jì)量模塊；各通道氣體進(jìn)料計(jì)量模塊由各通道的氣體質(zhì)量流量控制器(即第一氣體質(zhì)量流量控制器3-1、第二氣體質(zhì)量流量控制器3-2)及其出口背壓閥(即第一出口背壓閥4-1、第二出口背壓閥4-2)組成，出口背壓閥使得氣體質(zhì)量流量控制器的性能不受反應(yīng)壓力影響；液體原料存儲(chǔ)模塊由各通道原料罐(即第一原料罐5-1、第二原料罐5-2)及其底部電子秤(即第一電子秤6-1、第二電子秤6-2)組成，原料罐根據(jù)物料物性要求可選配氣體氣封和伴熱系統(tǒng)；各通道液體進(jìn)料計(jì)量模塊包括原料油/開停工油切換閥(即第一原料油/開停工油切換閥7-1、第二原料油/開停工油切換閥7-2)、進(jìn)料計(jì)量泵(即第一進(jìn)料計(jì)量泵8-1、第二進(jìn)料計(jì)量泵8-2)，各通道的原料油經(jīng)計(jì)量泵控制流量向各通道反應(yīng)器進(jìn)料；多通道反應(yīng)器及電加熱爐模塊由多通道反應(yīng)器及其電加熱系統(tǒng)組成，各通道的反應(yīng)器(即第一反應(yīng)器9-1、第二反應(yīng)器9-2)集成在一個(gè)反應(yīng)器外殼中，采用電加熱系統(tǒng)10加熱，各通道具有相同的溫度控制，器內(nèi)溫度分布一致；各通道壓控模塊由背壓閥(即第一背壓閥11-1、第二背壓閥11-2)組成，各背壓閥可單獨(dú)設(shè)置壓力，也可采用先導(dǎo)參考?xì)獗硥?，所有通道可以在不同壓力下反?yīng)，也可在同一個(gè)壓力下運(yùn)行；反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)各通道背壓閥控制反應(yīng)壓力后再經(jīng)由兩位三通閥(即第一兩位三通閥12-1、第二兩位三通閥12-2)切換產(chǎn)物流向，當(dāng)各通道不采集氣相或液相產(chǎn)物時(shí)，產(chǎn)物直接進(jìn)入低分兼廢油收集模塊13，如果需要采樣時(shí)，產(chǎn)物進(jìn)入各通道低壓分離器模塊(即第一各通道低壓分離器模塊14-1、第二各通道低壓分離器模塊14-2)進(jìn)行氣液分離，氣相經(jīng)公用的多通道低分壓控模塊21控壓后排放，液相進(jìn)入各通道液體采樣模塊；各通道液體采樣模塊由氣動(dòng)選通閥(即第一氣動(dòng)選通閥15-1、第二氣動(dòng)選通閥15-2)、液體采樣瓶(即第一液體采樣瓶16-1、第二液體采樣瓶16-2)、采樣瓶恒溫箱(即第一采樣瓶恒溫箱17-1、第二采樣瓶恒溫箱17-2)組成，每通道可配備多個(gè)液體采樣瓶，由氣動(dòng)選通閥控制液體采樣瓶的收集順序，氣動(dòng)選通閥上配有去廢油罐(即低分兼廢油收集模塊13)的接口，不采樣時(shí)液體可直接廢油罐；在各通道氣相管線上設(shè)有去多通道氣相選通模塊的管線，多通道氣相選通模塊包括氣動(dòng)選通閥18、選通閥恒溫箱19和去氣相色譜管線上的開關(guān)閥20組成，氣動(dòng)選通閥18的接口數(shù)與裝置的通道的數(shù)量相同，一個(gè)接口對應(yīng)一個(gè)通道，之間不串通，裝置各通道可輪流進(jìn)行氣相采樣、色譜在線分析。所有閥門、儀表和設(shè)備間由不同規(guī)格的管線22連接，管線根據(jù)物料性質(zhì)可選配伴熱系統(tǒng)。所有開關(guān)閥和切換閥可選手動(dòng)，也可選氣動(dòng)。