催化化学反应装置及用于该装置的供气部件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及催化化学反应装置及用于给催化化学反应装置分配气体的供气部件，包括气体发生器、气体储罐、气体分配器、气压表、三通气体阀门、气压调节阀门、连接上述组件的气体管路、连接气体分配器和反应瓶的一根或多根气体管路和排气阀；气体发生器、气体储罐和气体分配器之间用气体管路相连；连接至气体储罐的气体管路经由气体分配器与连接至反应瓶的气体管路相连；气体分配器与压力表相连，用以监测供气部件中的气压；气体分配器与气压调节阀门相连，用以调控、监测输送到反应瓶中的气压；三通阀门安装在气体管路的不同位置上，实现对气体流动的完全控制。还提供催化化学反应装置，包括反应部件和本实用新型的供气部件。
【专利说明】催化化学反应装置及用于该装置的供气部件
【技术领域】
[0001]本实用新型属于化学反应仪器领域，涉及催化化学反应装置及用于该装置的供气部件。
【背景技术】
[0002]催化氢化是有机化学中的常用反应，在工业及合成实验室中均有广泛的应用。但是，目前可用于合成实验室的既有加氢还原反应装置不能满足实际工作需求。既有设备生产价格高昂，合成实验室很难普遍选购。同时部分设备采用了大功率电机传动，随着机体老化，会带来很大的噪音干扰。另外，既有设备不具备实用的多通路反应能力。
[0003]基于这样一个市场空白，我们有针对性的设计了一款小型，多通道催化加氢设备。考虑到合成实验室反应规模有限，我们采用了通常的磁力搅拌的方式对反应相进行搅拌，从根本上避免噪音污染。同时，相比市场上的三种既有设备，在采购价格、设备的运行稳定性、反应通路和反应压力温度的可调控性上均具有优势。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种多通道高通量反应装置，实现在不同温度(0-80°C )内、不同气体(例如氢气)压力(0-0.4MPa)下、进行毫克至百克级催化化学反应(例如催化氢化反应)。
[0005]本实用新型是通过以下技术方案实现的:气体发生器，连接双储气钢瓶，再连接多通道气体分配器，最后把气体分配至耐压反应瓶。反应通过多工位控温磁力搅拌器进行控温搅拌。气体分配器同时还和压力表连接，用于监测体系内气压。气体分配器还和真空泵连接，用于除去反应体系的氧气，提高反应的安全性。在设备管路的不同部分装有两通或者三通阀门实现对气体流动的有效控制。反应瓶为玻璃材质或者不锈钢材质压力反应瓶。气体管路材质为不锈钢，或其它耐压塑料管路。耐高压反应瓶，置于有机玻璃防爆罩内，防止意外人身伤害。根据气体管路具体材质，各部件之间的连接方式可以选择卡套密封连接、O-型圈密封连接、(VCR)金属垫片密封连接、快拧连接、快插连接或者焊接。
[0006]因此，本实用新型第一方面提供一种用于催化化学反应的供气部件，用于给催化化学反应装置分配气体，其特征在于，所述供气部件包括:
[0007](a)气体发生器；
[0008](b)气体储罐；
[0009](C)气体分配器；
[0010](d)气压表；
[0011](e)和三通气体阀门；
[0012](f)气压调节阀门；
[0013](g)连接上述部件的气体管路；
[0014](h)连接气体分配器和反应瓶的一根或多根气体管路；和
[0015](i)排气阀；
[0016]其中，所述气体发生器、气体储罐和气体分配器之间用气体管路相连；
[0017]连接至气体储罐的气体管路经由所述气体分配器与连接至反应瓶的气体管路相连；
[0018]所述气体分配器与所述压力表相连，用以监测供气部件中的气压；
[0019]所述气体分配器与所述气压调节阀门相连，用以调控、监测输送到反应瓶中的气压；
[0020]所述三通阀门安装在所述气体管路的不同位置上，实现对气体流动的完全控制。
[0021]在一个具体实施例中，所述供气部件还包括与真空泵连接的气体管路，其中，所述与真空泵连接的气体管路和与气体储罐连接的气体管路通过三通阀门与所述气体分配器相互连通。
[0022]在一个具体实施例中，所述排气阀与所述气体分配器连接。
[0023]在一个具体实施例中，所述气体发生器用于产生氢气、二氧化碳、一氧化碳、臭氧或氯气。
[0024]在一个具体实施例中，所述气体发生器、气体储罐和气体分配器之间经由三通阀门相互连通。
[0025]本实用新型第二方面提供一种催化化学反应装置，所述装置包括:
[0026](I)反应部件，该反应部件包括磁力搅拌器和一个或多个反应瓶，该反应瓶置于所述磁力搅拌器之中或之上，并由该磁力搅拌器控制以搅拌反应瓶中发生的反应；和
[0027](2)供气部件，该供气部件包括:
[0028](a)气体发生器；
[0029](b)气体储罐；
[0030](C)气体分配器；
[0031](d)气压表；
[0032](e)三通气体阀门；
[0033](f)气压调节阀门；
[0034](g)连接上述部件的气体管路；和
[0035](h)连接气体分配器和反应瓶的一根或多根气体管路；
[0036]其中，所述气体发生器、气体储罐和气体分配器之间用气体管路相连；
[0037]连接至气体储罐的气体管路经由所述气体分配器与连接至反应瓶的气体管路相连；
[0038]所述气体分配器与所述压力表相连，用以监测供气部件中的气压；
[0039]所述气体分配器与所述气压调节阀门相连，用以调控、监测输送到反应瓶中的气压；
[0040]所述三通阀门安装在所述气体管路的不同位置上，实现对气体流动的完全控制。
[0041]在一个具体实施例中，所述供气部件还包括与真空泵连接的气体管路，其中，所述与真空泵连接的气体管路和与气体储罐连接的气体管路通过三通阀门与所述气体分配器相互连通。
[0042]在一个具体实施例中，所述供气部件还包括与所述气体分配器连接的排气阀。
[0043]在一个具体实施例中，所述气体发生器用于产生氢气、二氧化碳、一氧化碳、臭氧或氯气。
[0044]在一个具体实施例中，所述催化化学反应装置是催化加氢反应装置，所述气体发生器用于产生氢气。
[0045]本实用新型还提供一种催化加氢反应装置，所述装置包括:
[0046]多工位温控磁力搅拌器I ;
[0047]置于所述磁力搅拌器I上或内的耐压反应瓶2 ；
[0048]气体分配器9 ；
[0049]用于连通耐压反应瓶2和气体分配器9的气体管路4 ；
[0050]阀门8，用于控制气体管路4中的气压；
[0051]与气体分配器9连接的压力表10 ；
[0052]气体储罐16 ；
[0053]真空泵；
[0054]连通真空泵与气体分配器9的气体管路12 ；
[0055]连通气体分配器9与气体储罐16的气体管路13 ；
[0056]三通阀门11，同时与气体管路12和气体管路13连接，从而使气体分配器9、气体储罐16和真空泵相互连通；和
[0057]排气阀7，与气体分配器9相连，用于反应结束后排放耐压反应瓶中气体，或者在其它需要的情况下排放供气部件中的气体。
[0058]在一个具体实施例中，所述催化加氢反应装置还包括:
[0059]反应瓶2和气体管路4之间的转接头3 ;和
[0060]磁力搅拌器I上安装有的防爆罩5和防爆罩盖6。
【专利附图】
【附图说明】
[0061]下面结合附图对本实用新型进行详细的说明。
[0062]图1为本实用新型部分结构示意图。
[0063]图2为本实用新型部分结构示意图。
[0064]图3为本实用新型部分结构示意图
[0065]下列是图中各标识的具体名称:
[0066]1:四工位磁力搅拌器；
[0067]2:反应瓶；
[0068]3:转接头；
[0069]4:气体管路；
[0070]5:四隔间有机玻璃防爆罩；
[0071]6:防爆罩盖；
[0072]7:排气两通阀门；
[0073]8:气压调节阀门；
[0074]9:气体分配器；
[0075]10:压力表；
[0076]11:三通阀门；
[0077]12:连通真空泵的气体管路；
[0078]13:连接储气钢瓶的气体管路；
[0079]14:安装在耐压反应瓶上的转接头；
[0080]15:连接氢气发生器的气体管路；
[0081]16:气体储罐；
[0082]17:控制氢气流动的三通阀门。
【具体实施方式】
[0083]图2显示了本实用新型的用于催化化学反应的供气部件的示意图。图中，供气部件包括连接至气体储罐的气体管路13，连接至反应瓶的一根或多根气体管路4，气体分配器9和与气体分配器9相连的压力表10。
[0084]还包括连接至真空泵的气体管路12。从图2可以看出，连接至气体储罐的气体管路13和连接至真空泵(未显示)的气体管路12通过三通阀门11与气体分配器9相互连通。气体分配器9与真空泵相连通时，可用于除去反应体系中的氧气，提高反应的安全性。
[0085]还包括排气阀7。排气阀7是一个二通阀门，用于反应结束后排放耐压反应瓶中气体，或者在其它需要的情况下排放供气部件中的气体。
[0086]与反应瓶连接的气体管路4上可具有调节阀门8，用于调节提供给耐压反应瓶中的氢气的压力。
[0087]图2中显示有5根气体管路4。但可根据实际需要设置气体管路4的数量。例如，可根据反应瓶的数量设置气体管路4的数量。或者，通常可设置2 — 10根气体管路4，在不需要使用时，可通过阀门8关闭。
[0088]气体分配器9的压力可通过压力表10来读取，技术人员可根据压力表10的数据，并根据实际反应情况打开、关闭或关小相应的阀门，以调整输送给反应瓶的气体量、流速，或排出相应的废气等。
[0089]图3显示本实用新型供气部件的另外部分，其中，连接至气体储罐16的气体管路13与气体储罐16相连,而气体储罐16通过气体管路15与气体发生器(未显不)相连。可用三通阀门17来控制气体储罐16、气体分配器9和气体发生器之间的连通。气体储罐16的数量可视反应需要而定。例如，图3中显示了两个气体储罐，但也可仅使用一个气体储罐，或者使用更多个气体储罐。气体储罐的材质可以是钢材，例如可以是储气钢瓶。
[0090]应理解，气体发生器可产生各种反应所需的气体，包括但不限于氢气、二氧化碳、一氧化碳、臭氧或氯气。因此，例如，当需要氢气时，本实用新型的供气部件含有氢气发生器，例如电解水氢气发生器，从而本实用新型的供气部件可以给催化加氢反应部件供给氢气。
[0091]同时，气体储罐中的气体也可以是各种反应所需的气体，包括但不限于氢气、二氧化碳、一氧化碳、臭氧或氯气。
[0092]图1显示了本实用新型的催化化学反应部件。图中，四工位磁力搅拌器I上包含四个工位，每个工位放置一个耐高压反应瓶2，每个耐高压反应瓶2通过气体管路4与图2所示的供气部件相连。每个反应瓶2与每根气体管路4之间可用转接头3相连接。该反应部件还可包括四隔间有机玻璃防爆罩5和相应的防爆罩盖6。
[0093]耐高压反应瓶2可由本领域常用的各种材质制备而成，通常是玻璃材质或者不锈钢材质。
[0094]耐高压反应瓶2的数量并不限于4个。可根据实际反应需要设置反应瓶的数量。
[0095]在一个具体实施例中，所述催化化学反应部件是催化加氢反应部件。
[0096]应理解，用于本实用新型的各种气体管路、转接头可以由本领域周知的材料制成。作为一个具体实例，这些气体管路和接头可以由聚四氟乙烯材料制成。在某些实施例中，气体管路材质可以是不锈钢材质。
[0097]在一个具体反应实例中，所述催化化学反应装置是催化加氢反应装置。在将相应反应物加到反应瓶2内之后，将反应瓶置于磁力搅拌器I上，然后经由转接头3连接上气体管路4。通过阀门17控制氢气供给。若气体储罐16中的氢气供给充足，可控制阀门17，将气体储罐中的氢气提供给气体分配器9 ;若不足,可控制阀门17,直接由氢气反应器提供氢气。当然也可由气体储罐16和氢气反应器一同供应氢气。
[0098]可根据反应需要以及根据压力表10经由阀门8调节提供给各反应瓶2的氢气量。
[0099]气体管路12用于和真空泵的连接，用于除去反应体系的氧气，提高反应的安全性。
[0100]虽然以具体实施例的方式阐述了本实用新型，但应理解，本实用新型并不限于上述具体实例。在不偏离本实用新型的精神的情况下，对本实用新型做出的任何改动，都应在本实用新型的范围之内。
【权利要求】
1.一种用于催化化学反应的供气部件，用于给催化化学反应装置分配气体，其特征在于，所述供气部件包括: (a)气体发生器； (b)气体储罐； (C)气体分配器； (d)压力表； (e)三通气体阀门； (f)气压调节阀门； (g)连接上述部件(a)到(f)的气体管路； (h)连接气体分配器和反应瓶的一根或多根气体管路；和 (i)排气阀； 其中，所述气体发生器、气体储罐和气体分配器之间用气体管路相连； 连接至气体储罐的气体管路经由所述气体分配器与连接至反应瓶的气体管路相连； 所述气体分配器与所述压力表相连，用以监测供气部件中的气压； 所述气体分配器与所述气压调节阀门相连，用以调控、监测输送到反应瓶中的气压； 所述三通阀门安装在所述气体管路的不同位置上，实现对气体流动的完全控制。
2.如权利要求1所述的供气部件，其特征在于，所述供气部件还包括与真空泵连接的气体管路，其中，所述与真空泵连接的气体管路和与气体储罐连接的气体管路通过三通阀门与所述气体分配器相互连通。
3.如权利要求1所述的供气部件，其特征在于，所述气体发生器用于产生氢气、二氧化碳、一氧化碳、臭氧或氯气。
4.如权利要求1所述的供气部件，其特征在于，所述气体发生器、气体储罐和气体分配器之间经由三通阀门相互连通。
5.一种催化化学反应装置，其特征在于，所述装置包括: (1)反应部件，该反应部件包括磁力搅拌器和一个或多个反应瓶，该反应瓶置于所述磁力搅拌器之中或之上，并由该磁力搅拌器控制以搅拌反应瓶中发生的反应；和 (2)供气部件，该供气部件包括: (a)气体发生器； (b)气体储罐； (C)气体分配器； (d)压力表； (e)三通气体阀门； (f)气压调节阀门； (g)连接上述部件(a)到(f)的气体管路；和 (h)连接气体分配器和反应瓶的一根或多根气体管路； 其中，所述气体发生器、气体储罐和气体分配器之间用气体管路相连； 连接至气体储罐的气体管路经由所述气体分配器与连接至反应瓶的气体管路相连； 所述气体分配器与所述压力表相连，用以监测供气部件中的气压； 所述气体分配器与所述气压调节阀门相连，用以调控、监测输送到反应瓶中的气压； 所述三通阀门安装在所述气体管路的不同位置上，实现对气体流动的完全控制。
6.如权利要求5所述的催化化学反应装置，其特征在于，所述供气部件还包括与真空泵连接的气体管路，其中，所述与真空泵连接的气体管路和与气体储罐连接的气体管路通过三通阀门与所述气体分配器相互连通。
7.如权利要求5— 6中任一项所述的催化化学反应装置，其特征在于，所述供气部件还包括与所述气体分配器连接的排气阀。
8.如权利要求7所述的催化化学反应装置，其特征在于，所述催化化学反应装置是催化加氢反应装置，所述气体发生器用于产生氢气。
9.一种催化加氢反应装置，其特征在于，所述装置包括: 多工位温控磁力搅拌器(I)； 置于所述磁力搅拌器(I)上或内的耐压反应瓶(2); 气体分配器(9)； 用于连通耐压反应瓶(2)和气体分配器(9)的气体管路(4)； 阀门(8)，用于控制气体管路(4)中的气压； 与气体分配器(9)连接的压力表(10)； 气体储罐(16)； 真空泵； 连通真空泵与气体分配器(9)的气体管路(12)； 连通气体分配器(9)与气体储罐(16)的气体管路(13)； 三通阀门(11)，同时与气体管路(12)和气体管路(13)连接，从而使气体分配器(9)、气体储罐(16)和真空泵相互连通；和 排气阀(7)，与气体分配器(9)相连，用于反应结束后排放耐压反应瓶中气体，或者在其它需要的情况下排放供气部件中的气体。
10.如权利要求9所述的催化加氢反应装置，其特征在于，所述装置还包括: 反应瓶⑵和气体管路⑷之间的转接头⑶；和 磁力搅拌器(I)上安装有的防爆罩(5)和防爆罩盖(6)。
【文档编号】B01J19/00GK204017807SQ201420098112
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】杨有军 申请人:华东理工大学