催化材料高温水热处理样品管的制作方法

本实用新型涉及催化材料处理装置，具体地指一种催化材料高温水热处理样品管。

背景技术：

高温水热处理是催化材料研发过程中常用的处理手段，其应用领域包括分子筛材料的脱铝改性、催化剂中卤素的脱除、催化剂中活性组分的再分散等。常用的高温水热处理炉分为立式和卧式两种，立式水热处理炉适合处理成型后的催化材料，其采用多个样品杯分装样品，水蒸气由上而下通过样品，能够保证样品处理均匀，但存在样品处理量小和装卸不便的问题。卧式水热处理炉适合粉体及成型后的催化材料，样品处理量大且装卸方便，但该种水热处理炉由于水蒸气横向通过样品槽，当处理成型样品时，水蒸气与样品接触不充分；而当处理粉体样品时，粉体样品直接与水蒸气接触，粉体样品易结块。可见均存在样品处理不均匀的弊端。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要克服上述现有技术所存在的缺陷，提供一种可与样品充分接触且不会造成样品结块的催化材料高温水热处理样品管。

为实现上述目的，本实用新型所设计的催化材料高温水热处理样品管，它包括同轴线套装布置的透气内芯管、透气中间管和不透气外套管；所述透气内芯管的中央空间形成供高温水蒸气通入的内侧柱形空腔，所述内侧柱形空腔的一端设置有内侧水蒸气入口；所述透气内芯管与透气中间管之间形成用于填充待处理催化材料的中间环形空腔，所述中间环形空腔的一端设置有中间水蒸气出口；所述透气中间管与不透气外套管之间形成供高温水蒸气通入的外侧环形空腔，所述外侧环形空腔的一端设置有外侧水蒸气入口。

作为优选方案，所述透气内芯管为多孔陶瓷材料内芯管，所述透气中间管为多孔陶瓷材料中间管，所述不透气外套管为不锈钢材料外套管。

进一步地，所述多孔陶瓷材料的透气内芯管和透气中间管的管壁厚度为3～5mm。这样，既可以确保其具有足够的强度和刚度，又有利于高温水蒸气渗透扩散。

进一步地，所述中间环形空腔的径向尺寸为1～4cm。这样，可保证透气内芯管与透气中间管形成的中间环形空腔具有适当的空间来容纳待处理催化材料，并确保待处理催化材料得到均匀处理。

更进一步地，所述内侧水蒸气入口和外侧水蒸气入口布置在所述样品管的同一端，所述中间水蒸气出口布置在所述样品管的另一端。这样，水蒸气从一端依次向另一端扩散，可保证充分接触到催化材料样品颗粒。

再进一步地，所述样品管整体上呈卧式布置结构。这样，水蒸气在水平方向流动并径向扩散，可进一步保证样品处理均匀。

还进一步地，所述透气内芯管、透气中间管和不透气外套管均为空心圆柱管。这样，其结构简单，加工容易，便于装配。

本实用新型具有以下有益效果：水蒸气通入透气内芯管形成的内侧柱形空腔和透气中间管与不透气外套管形成的外侧环形空腔，而催化材料样品则放置于透气内芯管与透气中间管形成的中间环形空腔，依靠管壁的透气特性，既可以保证放置于中间环形空腔中的样品与水蒸气充分接触，又能够够防止粉体样品在水热处理过程中结块，从而避免样品处理不均匀。特别是优化设计中构成中间环形空腔的透气内芯管和透气中间管均为多孔陶瓷材料，与透气中间管构成外侧环形空腔的不透气外套管为不锈钢材料，其具有更加良好的水蒸气渗透性能，可进一步提高样品处理的均匀性。

附图说明

图1为本实用新型催化材料高温水热处理样品管的横截面结构示意图；

图2为本实用新型催化材料高温水热处理样品管的纵截面结构示意图。

图中：透气内芯管1、透气中间管2、不透气外套管3、内侧柱形空腔4、内侧水蒸气入口5、催化材料6、中间环形空腔7、中间水蒸气出口8、外侧环形空腔9、外侧水蒸气入口10。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1所示，本催化材料高温水热处理样品管，整体上呈卧式布置结构。它包括同轴线套装布置的透气内芯管1、透气中间管2和不透气外套管3；透气内芯管1的中央空间形成内侧柱形空腔4，透气内芯管1与透气中间管2之间形成中间环形空腔7，透气中间管2与不透气外套管3之间形成外侧环形空腔9。上述透气内芯管1、透气中间管2和不透气外套管3的内径分别为D₁＝4cm，D₂＝8cm，D₃＝15cm，整个样品管的长度为95cm。并且，透气内芯管1和透气中间管2均是多孔陶瓷材料制成的管壁厚度为3～5mm的空心圆柱管，不透气外套管3则是不锈钢材料制成的空心圆柱管。中间环形空腔7的径向尺寸范围控制在2cm左右。

如图2所示，上述样品管中，内侧柱形空腔4的一端设置有内侧水蒸气入口5，中间环形空腔7的一端设置有中间水蒸气出口8，且中间环形空腔7中填充有待处理催化材料6，外侧环形空腔9的一端设置有外侧水蒸气入口10，且内侧水蒸气入口5和外侧水蒸气入口 10位于样品管的同一端，而中间水蒸气出口8则位于样品管的另一端。

采用上述催化材料高温水热处理样品管对粉末状氢型β分子筛进行高温水热处理，具体过程如下：

将300g粉末状氢型β分子筛装入中间环形空腔7，然后将高温水蒸气由内侧柱形空腔4一端的水蒸气入口5和外侧环形空腔9同一端的外侧水蒸气入口10通入样品管内，高温水蒸气通过由多孔陶瓷材料制成的透气内芯管1和透气中间管2渗入到中间环形空腔7中的粉末状氢型β分子筛中，粉末状氢型β分子筛经过高温水蒸气水热处理后，高温水蒸气从中间环形空腔7一端的中间水蒸气出口8排出。其中高温水蒸气水热处理的反应温度为550℃、反应压力为0.1mpa、水热处理时间大约为2h。

实践表明，经过本实用新型催化材料高温水热处理样品管处理的粉末状氢型β分子筛没有出现结块现象，处理均匀。