[发明专利]一种VPCE静态性能测试系统

说明书

本发明公开了一种VPCE静态性能测试系统，包括混合罐、反应罐和恒温槽，所述混合罐和反应罐都设置在恒温槽内；混合罐和反应罐之间设置有连通阀，所述混合罐和氢气罐相连，所述的混合罐上还设置有第一压力传感器、第一温度传感器、注液阀和第一抽空阀，所述第一抽空阀和真空泵相连；所述反应罐上设置有第二压力传感器、第二温度传感器、取样阀和第二抽空阀，所述第二抽空阀和真空泵相连。本发明搭建了一套完整的VPCE性能测试装置，实现了不同的催化剂使用研究，完成在不同温度、压力和进料比例等条件下的化学平衡试验，从而验证所研制催化剂催化性能是否满足要求。

技术领域

本发明涉及一种相转化交换反应系统及，更具体的涉及一种氢-水蒸汽相催化交换系统，特别是一种重水转化研究用的装置系统，属于热核聚变反应研究领域。

背景技术

氢-水汽相催化交换（VPCE，vapor phase catalytic exchange）是水去氚及重水生产的的重要方法之一。特别是，随着内陆核电的迅猛发展，有望建成我国第一批内陆核电站，其中含氚废水的排放是其必须重视且解决的问题。现有技术中研究VPCE技术的主要是集中于亲水催化剂的选择及制备研究，但是缺少必要的验证手段，对于制备得到的催化剂成分分各个研究机构提出的性能结果之间往往不具有可比性，导致众多研究之间相互没有比较说服力。而缺少了相应的科学可靠的研究方法，也使得制备的催化剂的研究进展缓慢，严重的制约了我国热核聚变反应堆的技术。为了保证VPCE能够运用到内陆核电含氚废水处理，需要研制其相应的催化剂以及其催化性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的验证氢-水气相催化交换反应的研究验证系统缺失的不足，提供一种VPCE静态性能测试系统。本发明的系统能够很好的测试验证不同的VPCE系统的转化效率，实现对于VPCE系统的定性和定量的研究分析，能够有效的比较分析不同的研究成果在具体的VPCE应用中的效果表面，实现了科学可靠的成果检验。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种VPCE静态性能测试系统，包括混合罐、反应罐和恒温槽，所述混合罐和反应罐都设置在恒温槽内。所述恒温槽用于向混合罐和反应罐提供恒温环境。混合罐和反应罐之间设置有连通阀，能够实现混合罐和反应罐的连通与隔离。所述混合罐和氢气罐相连，能够从氢气罐接收反应氢气原料。所述的混合罐上还设置有第一压力传感器、第一温度传感器、注液阀和第一抽空阀，所述注液阀是用于向混合罐中注入反应水的阀门，所述第一抽空阀和真空泵相连，用于将混合罐抽真空处理。所述反应罐上设置有第二压力传感器、第二温度传感器、取样阀和第二抽空阀，所述取样阀是用于从反应罐中取样的阀门，所述第二抽空阀和真空泵相连，用于将反应罐抽真空处理。

本发明利用现有的VPCE催化交换反应原理，设置了适宜的装置系统，根据反应原理可知VPCE催化交换实质就是反应物在气（汽）相时利用催化剂进行快速交换反应，并达到平衡。以含氘废水处理为例，反应物为含氘水（HDO）和H₂。

反应式如下：

HD(g)+H₂O(v)→HDO(v)+H₂(g)

其中，v表示蒸汽相；g表示气相；

本发明的装置系统主要是能够用于研究控制反应物进料比例、反应温度、反应压力以及采用不同催化剂情况下，该反应的平衡常数、分离因子以及动力学曲线的区别。

进一步，所述真空泵和抽空阀之间还设置有真空规。真空泵同时和第一抽空阀和第二抽空阀相连，设置一个真空规，可以很好的控制真空泵对于混合罐和反应罐抽真空的效果情况控制，保证抽真空达到预期的真空度。同时保证在打开抽空阀之前真空泵是否运行达到初步的真空度水平，避免真空泵未运行前的有害气体倒灌进入混合罐或反应罐中。