[发明专利]一种用于催化反应过程实时在线分析的装置及方法

摘要

本发明涉及过程实时在线分析装置及方法，具体地说是基于高灵敏光电离飞行时间质谱技术实现催化反应过程实时、在线分析。包括催化反应装置、光电离源以及飞行时间质谱仪，催化反应装置产生的待测组分通过金属毛细管进入光电离源区域进行电离；金属毛细管进样口可调节设置于催化剂下端或者不同床层处，以观测不同位置催化产物分布情况；光电离源中放电气体可以根据待测组分实际分析需求进行选择与更换，放电管设置为敞口结构以提高连续监测过程中的稳定性，腔体内部设置有离子推斥电极、离子聚焦电极，将离子传输至飞行时间质谱实现最终检测。本发明所利用的仪器与方法具备高灵敏度、高稳定性、高时间分辨等显著优点，满足反应过程实时、在线分析需求，针对甲醇制烯烃、合成氨、甲烷催化等诸多领域，在基础研究、工业应用等不同过程分析场合均有广阔的应用前景。

主权项

1.一种用于催化反应过程实时在线分析的装置，包括催化反应装置(1)、光电离源(5)、电离腔体(11)以及质谱仪(14)，其特征在于：所述催化反应装置(1)为催化反应发生区域，为一上端带有反应物进口的中空腔室，催化反应装置(1)内部设置催化剂固定筛板(3)，催化剂固定筛板(3)上方装填有催化剂(2)；于催化反应装置(1)下端设置有进样毛细管(4)，进样毛细管(4)一端伸入至催化反应装置(1)内部，另一端伸入至电离腔体(11)内部，催化反应所产生的待测组分通过进样毛细管(4)进入电离腔体(11)；所述光电离源(5)为射频放电光源，包括上端密闭下端开口的放电管(9)，于放电管(9)下部侧壁面上设有放电气体进口，放电气体进口与气体通道(8)一端相连，放电气体(6)经由气体通道(8)进入放电管(9)，于放电管(9)外壁上缠绕有高频线圈(10)，放电管(9)的下开口端与电离腔体(11)密闭连接，于高频线圈(10)上施加高频电压，放电气体(6)在高频电压作用下放电，对进入电离腔体(11)的待测组分实现电离；所述电离腔体(11)为一密闭腔室，从上至下依次设置有中部带通孔的板状离子推斥电极(12)与由2个以上中部带同轴通孔的、平行放置的板状电极构成的离子聚焦电极组(13)，离子推斥电极(12)与构成离子聚焦电极组(13)的板状电极平行，离子推斥电极(12)与离子聚焦电极组(13)的中部通孔沿着放电管(9)出射光方向同轴设置；远离离子推斥电极(12)的离子聚焦电极组(13)一端电离腔体(11)侧壁上开设有通孔，通孔外部设有质谱仪(15)。