[发明专利]一种催化剂评价装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂评价技术领域，特别涉及一种催化剂评价装置及方法。

背景技术

催化剂是化学工业中重要的触媒，从某种意义上说催化剂是推动技术发展的动力，也是提高生产力的动力。催化剂性能评价装置是对催化剂活性和选择性进行评价，对原料转化率、产率等进行考察的装置，釜式反应器是对颗粒状催化剂进行实验室催化剂开发及性能评价的装置，在利用釜式反应器评价装置对催化剂性能进行评价时，将催化剂装填入釜式反应器后，调整反应条件，将反应原料引入釜式反应器，收集反应产物，对产品进行分析；在完成反应之后对催化剂的比表面积等参数进行检测，进而实现对催化活性和选择性的评价。

为了更真实的评价催化剂的性能，使评价出的催化剂性能真实可靠，更接近于关于应用时催化剂能展现的性能，对催化剂性能评价装置也进行了有效的改进，中国专利201010228855.1公开了用于催化剂评价的装置和方法，克服催化剂评价装置仅能对单一的某一种反应体系的催化剂进行评价的缺陷，将固定床微型反应器和流化床微型反应器结合在一起，提高了工作效率。

现有技术中，反应原料进入反应器是通过一根原料管，与催化剂接触进行反应，并没有对原料进行雾化和分布，使得原料与催化剂的接触不够充分，影响反应原料在催化剂中的分布、扩撒、质量传递和反应，不能反映原料与催化剂工业应用时得真实情况，也无法真实的反映原料的反应性能、转化率、产率，催化剂的活性、积碳、选择性和寿命等情况。同时，现有的催化剂评价装置效率低下，结构复杂，工艺过程繁琐，使用起来多有不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中原料雾化效果差，不能真实的反映催化剂和原料的性能，效率低，结构复杂，工艺繁琐，评价结果不准确的缺陷，提出一种催化剂评价装置及方法，该装置与现有技术相比，结构简单，操作简便，原料雾化效果好，可真实反映催化剂反应性能、转化率、产率，催化剂的活性、积碳、选择性等性能。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种催化剂评价装置，包括水罐，蒸汽发生器，原料罐，加热器，反应器，反应产物收集器，烟气脱水罐，气液分离罐；所述水罐与蒸汽发生器通过水泵连接，蒸汽发生器和原料罐均与加热器的入口端连接，原料罐和加热器的入口端之间还连接有原料泵；蒸汽和原料在加热器混合并加热后通过原料输送管进入反应器，原料输送管一端与加热器的出口端连接，另一端插入反应器内，原料输送管位于反应器内的一端安装有喷嘴；

所述反应器底部设置有催化剂出口，反应器顶上设置有反应产物出口和催化剂入口，其中，反应产物出口还与反应产物收集器的入口连接，该反应产物收集器的出口与烟气脱水罐和气液分离罐均连接，烟气脱水罐顶部设有烟气出口，底部设有废水出口；气液分离罐顶部设有气体产物出口，底部设有液体产物出口；

所述反应产物收集器的出口管道、通往烟气脱水罐的管道、通往气液分离罐的管道，三个管道的交界处设置有第一阀门；该第一阀门和烟气脱水罐之间的管道上设置有第二阀门，该第一阀门和气液分离罐之间的管道上设置有第三阀门；

所述催化剂评价装置还包括氮气管线和空气管线该氮气管线和空气管线均与加热器的入口端连接。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的催化剂评价装置，其中，所述喷嘴为细微雾化喷嘴、多头雾化喷嘴、靶式喷嘴、双喉道内混合式进料喷嘴、喉管式喷嘴中的一种。

前述的催化剂评价装置，其中，所述原料输送管从反应器的顶部或侧面或底部插入反应器内。

前述的催化剂评价装置，其中，所述原料输送管从反应器顶部依次经过反应产物出口、反应器顶插入反应器内。

前述的催化剂评价装置，其中，所述反应产物收集器上还设有冷却介质。

一种利用上述催化剂评价装置进行催化剂评价的方法，包括以下步骤：

(1)反应过程：打开第一阀门和第三阀门，关闭第二阀门，启动水泵，水罐中的水经水泵进入蒸汽发生器，在蒸汽发生器气化后与来自原料泵的原料混合进入加热器，经加热器加热后的混合原料经原料输送管进入反应器内部；

催化剂从反应器顶部的催化剂入口进入反应器内，混合原料经喷嘴雾化后喷出，与反应器内的催化剂充分接触发生反应；反应产物经反应器顶部的反应产物出口排出，进入反应产物收集器，经冷却介质冷却后，反应产物进入气液分离罐，气体产物从气液分离罐顶部的气体产物出口排出进行收集，液体产物从气液分离罐底部的液体产物出口排出进行收集；