专利名称：一种多气路低沸点气体催化反应实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及低沸点气体催化转换装置领域，特别是一种低沸点气体在高温等 状态下催化反应实验装置。
背景技术：
丙烯酸是重要的有机化工原料及油田化学试剂，广泛用于涂料、化纤、纺织和轻工 产品的生产，还用于石油开采、油品添加剂等行业。丙烯酸及酯是附加值很高的石油化工 深加工产品，可以进一步加工出许多精细化工产品。丙烯酸在工业上主要用来生产丙烯酸 酯类。在涂料、合成纤维、合成橡胶、日用化工产品等方面得到越来越广泛的应用。丙烯酸 可用于生产聚丙烯酸钠、聚丙烯酸季铵盐及其共聚物等油田水处理常用絮凝剂。聚丙烯和 丙烯酸共聚物还可用于生产高吸水性树脂和助洗涤剂，为拓展丙烯酸用途提供了光明的前 景，并促进了丙烯酸工业的发展。目前处于供不应求的状态，大量依靠进口。丙烷是液化气的主要成份，油田的天然气凝析液，油田伴生气以及炼厂气中都有 着广泛的分布，来源丰富，价格约为丙烯的二分之一，目前还没有得到更为有效的开发和利 用。如何利用丙烷资源，进行有效的深加工，生产化工产品，一直是人们关注的焦点。 丙烷的利用具有重要意义，如能利用丙烷生产丙烯酸，将具有巨大的经济效益，并将带动下 游产业的迅速发展。目前工业上用丙烯直接氧化法或丙烯两步反应法生产丙烯酸，单程收率虽然很 高，但设备和原料投资较高，收益受限。由于丙烯的成本高，采用廉价易得的丙烷代替丙烯 直接氧化制丙烯酸，成为低碳烷烃开发利用的研究热点之一，具有巨大的经济效益和广泛 的市场前景。
发明内容为了克服背景技术中的不足，本实用新型提供一种多气路低沸点气体催化反应实 验装置。该装置能够将丙烷转化成为丙烯酸，并且可进行催化剂煅烧、活化处理和催化剂失 活再生反应，工艺简单，技术成熟，投资少，易于实现。本实用新型采用的技术方案是该多气路低沸点气体催化反应实验装置包括原料 供应单元、原料混合单元、反应器单元及产物气液分离单元；所述的原料供应单元由3条相同的原料气路组成，每条原料气路由截止阀、干燥 罐、脱除罐、原料压力表、原料过滤器、原料稳压阀、压力表、气体质量流量计、气体缓冲罐及 原料单向阀依次串接而成；所述的原料混合单元由混合器、单向阀、预热器、原料气取样器及混合截止阀或饱 和水蒸气发生器依次串接而成；所述的反应器单元由反应器、反应器外部的反应器加热器及反应器一端连接的反 应器床层测温装置构成；[0011]所述的产物气液分离单元由分离过滤器、冷凝器、气液分离器、分离压力表、过滤 器、湿式气体流量、分离截止阀、放空火炬依次串接而成；所述的原料供应单元的3条原料气路的末端分别与原料混合单元的混合器连接， 原料混合单元的末端与反应器单元的反应器相连接，反应器的另一端与产物气液分离单元 的分离过滤器相连接。本实用新型具有如下有益效果该装置用于研究低沸点气体在高温等状态下的催 化剂评价反应，对固体催化剂进行评价筛选，研究催化剂性能，考察催化剂寿命、再生规律， 进行催化动力学参数试验。
图1是本实用新型的结构示意图。图中1-放空火炬，2-分离截止阀，3-气体收集器、4-截止阀，5-收集截止阀，6-湿 式气体流量计，7-干燥罐，8-过滤器，9-分离压力表，10-脱除罐，11-微调阀，12-分离器 截止阀，13-原料压力表，14-尾气取样器，15-冷凝器，16-原料过滤器，17-分离过滤器， 18-反应器床层测温装置，19-原料稳压阀，20-反应器加热器，21-反应器，22-压力表， 23-下截止阀，24-水蒸气发生器，25-气体质量流量计，26-混合截止阀，27-上截止阀， 28-气体缓冲罐，29-原料气取样器，30-预热器，31-原料单向阀，32-混合器，33-单向阀， 34-气液分离器。
具体实施方式
该多气路低沸点气体催化反应实验装置包括原料供应单元、原料混合单元、反应 器单元及产物气液分离单元；所述的原料供应单元由3条相同的原料气路组成，每条气路和钢瓶或气路管线相 连。每条原料气路由截止阀4、干燥罐7、脱除罐10、原料压力表13、原料过滤器16、原料稳 压阀19、压力表22、气体质量流量计25、气体缓冲罐28及原料单向阀31依次串接而成；原 料气体可以由钢瓶或管线中的高压气体提供。可根据实验气体的要求，脱除罐10内放入活 性炭、分子筛、活性铜、硅胶等不同物质，以脱除掉气体里含有的某些有害成分。原料过滤 器16过滤掉气体中的微小的固体颗粒。净化后的气体后进入原料稳压阀19，原料稳压阀 19的作用是稳定气体质量流量计25气体的进口压力尤其当气体使用量比较大时起源压力 会有明显变化。气体质量流量计25用以控制气体的流量，并在相应的显示屏上显示出流量 数值，流量计计量范围分别为气路1为5—500SCCM，气路2为1一200SCCM，气路3为0. 5— IOOSCCMo气体经气体质量流量计25后进入气体缓冲罐观，通过原料单向阀31进入混合器 32。所述的原料混合单元由混合器32、单向阀33、预热器30、原料气取样器四及混合 截止阀沈或饱和水蒸气发生器M依次串接而成；饱和水蒸气发生器M的上下端分别连接 有上截止阀27及下截止阀23。混合器32的作用是把三种不同种类和流量的气体进行混 合，经单向阀33进入气体预热器30。混合气体预热后进入饱和水蒸气发生器对，若无水蒸 气参与的反应可关闭上截止阀27及下截止阀23开启混合截止阀26。所述的反应器单元由反应器21、反应器21外部的反应器加热器20及反应器21 — 端连接的反应器床层测温装置18构成；混和气体通过饱和水蒸气发生器M后由反应器21
4上部进入反应器21，为了准确的控制反应温度，在反应器21外部有控制温度传感器，同时， 为了准确测得反应器内部温度，及反应过程中催化剂床层温度，反应器21内部还有一个测 温电偶，该电偶可自由移动。所述的产物气液分离单元由分离过滤器17、冷凝器15、气液分离器34、分离压力 表9、过滤器8、湿式气体流量6、分离截止阀2、放空火炬1依次串接而成；气液分离器34上 端连接有尾气取样器14，气液分离器34下端依次连接有分离器截止阀12及微调阀11 ；湿 式气体流量6与分离截止阀2之间的管线上并联有收集截止阀5及气体收集器3。原料气 进入反应器21进行反应后，未反应的原料气与反应产物一同从反应器21下部出口流出进 入产物收集单元。工作过程丙烷催化氧化制丙烯酸催化剂评价流程，氩气、氧气和丙烷气体分别通 入3条原料气路，通过截止阀4经干燥罐7、脱除罐10后进入原料过滤器16，过滤后经原料 稳压阀19通过气体质量流量计25控制气体的流量，通过气体质量流量计25后的气体进入 气体缓冲罐观，缓冲后的气体通过原料单向阀31进入混合器32。氩气、氧气、丙烷气体在混合器32中混合后通过单向阀33进入气体预热器30，预 热后的混合气体通过原料气取样器四后再通过上截止阀27进入水蒸气发生器M，与水蒸 气混合后通过下截止阀23进入反应器21，通过对反应器21外部的反应器加热器20进行程 序控温从而实现对反应器21温度的控制，预热器30至反应器21间的管线均为保温管线。经过反应器21的混合气体通过分离过滤器17后进入冷凝器15冷却，冷却后的混 和气体和液体进入气液分离器34。混合气体从尾气取样器14取样后，注入色谱进行分析， 混合液体通过开启分离器截止阀12和微调阀11取样，注入色谱进行分析。混合尾气通过 过滤器8后通过湿式气体流量计6计量后放空。催化剂氩气保护煅烧流程，氩气与一条原料气路相连，通过截止阀4经干燥罐7、 脱除罐10后进入过滤器16，过滤后经原料稳压阀19通过气体质量流量计25控制氩气的流 量，通过气体质量流量计25后的氩气进入缓冲罐28，缓冲后的氩气通过原料单向阀31进入 混合器32 ；再通过单向阀33流经气体预热器30 (预热器不加热)，经过原料气取样器四后 通过混合截止阀沈(关闭上截止阀27和下截止阀23)进入装有未煅烧的催化剂的反应器 21，排除原反应器21和管线中的空气，使其充满氩气然后开启反应器加热器20进行催化剂 煅烧。
权利要求1.一种多气路低沸点气体催化反应实验装置，包括原料供应单元，其特征在于该实 验装置还包括原料混合单元、反应器单元及产物气液分离单元；所述的原料供应单元由3条相同的原料气路组成，每条原料气路由截止阀0)、干燥罐 (7)、脱除罐(10)、原料压力表(13)、原料过滤器(16)、原料稳压阀(19)、压力表(22)、气体 质量流量计(25)、气体缓冲罐08)及原料单向阀(31)依次串接而成；所述的原料混合单元由混合器(32)、单向阀(33)、预热器(30)、原料气取样器09)及 混合截止阀06)或饱和水蒸气发生器04)依次串接而成；所述的反应器单元由反应器(21)、反应器外部的反应器加热器OO)与反应器 (21) 一端连接的反应器床层测温装置(18)构成；所述的产物气液分离单元由分离过滤器(17)、冷凝器(15)、气液分离器(34)、分离压 力表(9)、过滤器(8)、湿式气体流量(6)、分离截止阀O)以及放空火炬(1)依次串接而成； 所述的原料供应单元的3条原料气路的末端分别与原料混合单元的混合器(3 连接， 原料混合单元的末端与反应器单元的反应器相连接，反应器的另一端与产物气 液分离单元的分离过滤器(17)相连接。
2.根据权利要求1所述的多气路低沸点气体催化反应实验装置，其特征在于饱和水 蒸气发生器04)的上下端分别连接有上截止阀(XT)及下截止阀03)。
3.根据权利要求2所述的多气路低沸点气体催化反应实验装置，其特征在于气液分 离器(34)上端连接有尾气取样器(14)，气液分离器(34)下端依次连接有分离器截止阀 (12)及微调阀(11)。
4.根据权利要求3所述的多气路低沸点气体催化反应实验装置，其特征在于湿式气 体流量(6)与分离截止阀(2)之间的管线上并联有收集截止阀(5)及气体收集器(3)。
专利摘要本实用新型公开了一种多气路低沸点气体催化反应实验装置。该多气路低沸点气体催化反应实验装置包括原料供应单元、原料混合单元、反应器单元及产物气液分离单元。该装置能够将丙烷转化成为丙烯酸，并且可进行催化剂煅烧、活化处理和催化剂失活再生反应，工艺简单，技术成熟，投资少，易于实现。
文档编号B01J8/00GK201855684SQ20102060850
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者于振兴, 付红英, 付群, 冯辉昌, 吴虹, 张宇航, 张平, 张晓丽, 徐文龙, 李宏宇, 李晓波, 王成刚, 范雪蕾, 郑伟, 郭罡 申请人:大庆石油管理局, 大庆高新技术产业开发区南天实业有限公司