[发明专利]一种基于MRI的实时原位监测的催化反应流化床

说明书

本发明公开了一种基于MRI的实时原位监测的催化反应流化床，包括MRI鸟笼线圈、气体缓冲室和流化床套筒，气体缓冲室侧部与气嘴连接，气体缓冲室顶部开口，流化床套筒底部与气体缓冲室顶部开口密封连接，流化床套筒与气体缓冲室之间设置有承载气网，流化床套筒顶部设置有隔离网，流化床套筒外部套设有MRI鸟笼线圈，MRI鸟笼线圈与可调电容和同轴线接口连接。流化床套筒用于导流气体并为原位催化反应提供场所，MRI鸟笼线圈可以实现射频脉冲的发射和磁共振信号的并行接收，能够有效监测催化反应的进行状态，对催化反应进行细节上的把控。

技术领域

本发明涉及化工领域和磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技 术领域，具体涉及一种基于MRI的实时原位监测的催化反应流化床，可适用于 由固体物料或催化剂构成混合物在气室内进行催化反应，采用MRI实现反应物 状态的实时原位监测，从而控制气体流速调整反应的剧烈程度。

背景技术

催化反应在生化反应中占据着重要地位，相对于流化床等催化反应容器而言， 固定床填料的催化反应进行的不够彻底，反应进行缓慢，不方便对反应状态进行 把控与操作等缺点，而流化床的设计能够让催化剂与反应物质充分接触，加快反 应速率。

磁共振成像(MRI)技术作为一种非接触，多维度瞬态全流场原位监测手段， 具有无损伤、无电离辐射、成像参数多等优点，最初广泛运用于生物医疗领域， 后被化学家用来检测大分子化合物的成分，催化剂的表面结构特征以及监测化学 反应等。因而将磁共振技术运用于流化床装置可以获得详细的多维度流场信息， 包过颗粒在流场中的分布，颗粒的大小与浓度等多尺度参数。

磁共振成像技术运用于流场检测的发展是漫长曲折的，最初磁共振技术用于 研究固体颗粒在滚筒中的特征状态，在后续研究中发现磁共振成像技术对于流体 有着较好的检测手段，为了深层次的揭示多相流特性，Ehrichs等人较早的将磁 共振技术应用于流化床颗粒的研究，为对流可视化提供了一种有前途的替代方法， 利用这种技术原则上获得可以流化床中物料任意界面的状态，但是受限于当时的 技术问题未能取得良好的断层成像效果，之后Savelsberg等人报道了利用脉冲梯 度场MRI技术研究流化床中的气固流动特性，得出了颗粒尺寸与气流的关系， 为后续相关研究奠定了基础。之后Huan等为进一步研究流化床内多相流的动态 模型，利用梯度场MRI技术实现三维检测流化床，对颗粒的密度进行研究。

综上所述，为检测流化床中填料的分布状态，进而控制催化反应的速率，对 反应过程进行细节上的把控，MRI技术是目前主流的一个研究方向，它具有非 接触，动态检测的先天优势，然而目前对于能够快速成像并进行动态检测的流化 床实验装置还没有相关文献报道，属于技术空白领域，此装置对于生化反应的把 控有着极为关键的作用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种基于MRI的实时原位监 测的催化反应流化床，本发明以模块化的方式进行设计，以便对于不同物质的成 像实验更换配套的MRI鸟笼线圈，具有广阔的应用前景。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种基于MRI的实时原位监测的催化反应流化床，包括MRI鸟笼线圈，还 包括气体缓冲室和流化床套筒，气体缓冲室侧部与气嘴连接，气体缓冲室顶部开 口，流化床套筒底部与气体缓冲室顶部开口密封连接，流化床套筒与气体缓冲室 之间设置有承载气网，流化床套筒顶部设置有隔离网，流化床套筒外部套设有 MRI鸟笼线圈，MRI鸟笼线圈与可调电容和同轴线接口连接。

如上所述流化床套筒顶端开设有排气孔，隔离网设置在排气孔处。

如上所述流化床套筒底部与气体缓冲室顶部开口通过螺纹连接，螺纹连接处 设置有密封胶。

如上所述同轴线接口与前置放大器连接。

如上所述流化床套筒为透明的有机玻璃，流化床套筒内壁镀有聚氨酯膜。