多通道催化剂评价装置的制作方法

本发明涉及一种多通道催化剂评价装置，属于多通道平行反应器、催化剂评价的技术领域。

背景技术：

在化学反应中，少量的催化剂在不改变化学平衡、自身质量和化学性质在反应前后都不发生改变的情况下显著提高主反应速率，降低副反应速率，可以使化学反应速率加快到几百万倍以上。催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位，据统计，约有90％以上的工业过程中使用催化剂，如化工、石化、生化、环保等。随着化学工业的发展，对新型高效催化剂的需求不断增加，而开发新型催化剂主要手段是通过各种不同有效成分进行组合试验，包括反应条件、优化催化活性、选择性和寿命，需要经历催化剂配方筛选、小试评价、中试放大，再到模式运行，最后才投入工业生产，催化剂的开发定型经历了漫长的研发过程，传统的技术手段远远跟不上新工艺、新催化材料需求的步伐，而应用先进的组合化学方法则可以大大加快开发和优化选择的速度，该技术是在对催化反应机理和催化剂设计有了深刻了解的基础上，运用组合化学方法和快速筛选技术来确定特定催化反应中的最优催化剂，已经成为催化剂研究领域最活跃的前沿技术之一。组合化学技术离不开先进的催化剂评价装置，多通道、高通量催化剂评价装置成为众多公司竞相进入的技术领域，市场需求大，但限于科学和技术的壁垒，目前全球仅几家高科技企业掌握了这项技术，且多集中在欧美，国内中石化、中石油等大型企业的下属研究院只能投入巨资从国外引进相关装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供了一种用于催化剂开发过程中多样品同时评价筛选的多通道催化剂评价装置，解决了如何加快开发和优化选择催化剂速度的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种多通道催化剂评价装置，其特征在于，包括气体减压模块和液体原料存储模块，气体减压模块出口端连接多通道气体进料计量/分配模块进口端，液体原料存储模块出口端连接多通道液体进料计量/分配模块进口端，多通道液体进料计量/分配模块出口端和多通道气体进料计量/分配模块出口端均连接多通道反应器及电加热炉模块进口端，多通道反应器及电加热炉模块出口端分别连接各通道压控模块进口端，各通道压控模块出口端均与低分兼废油收集模块连接，各通道压控模块出口端分别与各通道低压分离器模块进口端连接，各通道低压分离器模块分成两类连接，一类为各通道低压分离器模块出口端连接多通道气相选通模块进口端，多通道气相选通模块出口端连接气相色谱，另一类为各通道低压分离器模块出口端连接多通道低分压控模块，两类各通道低压分离器模块还分别与各通道液体采样模块连接。

优选地，所述的多通道液体进料计量/分配模块和多通道气体进料计量/分配模块均可采用各通道独立进料计量，也可采用所有通道统一计量，再通过分配模块均匀分配成相同流量进入各通道。

优选地，所述通道的数量为2-16。

优选地，所述的气体减压模块包括气源总开关、气体减压阀，各通道气体进料计量模块由各通道的气体质量流量控制器及其出口背压阀组成，液体原料存储模块由各通道原料罐及其底部电子秤组成，各通道液体进料计量模块包括原料油/开停工油切换阀、进料计量泵，多通道反应器及电加热炉模块由多通道反应器及电加热系统组成，各通道的反应器集成在一个反应器外壳中，反应器外壳外侧设有电加热系统，各通道压控模块由背压阀组成，各通道液体采样模块由气动选通阀、液体采样瓶、采样瓶恒温箱组成，多通道气相选通模块包括气动选通阀、选通阀恒温箱和去气相色谱管线上的开关阀组成；

气源总开关连接气体减压阀，气体减压阀连接各通道的气体质量流量控制器，气体质量流量控制器连接出口背压阀，原料罐连接原料油/开停工油切换阀，原料油/开停工油切换阀连接进料计量泵，出口背压阀与料计量泵均连接各通道的反应器，各通道的反应器连接背压阀，背压阀连接两位三通阀，两位三通阀一端连接低分兼废油收集模块，两位三通阀另一端连接各通道低压分离器模块，各通道低压分离器模块的气相管线连接多通道低分压控模块，各通道低压分离器模块的液相管线连接液体采样瓶，液体采样瓶通过其顶部的气动选通阀连接低分兼废油收集模块，液体采样瓶设于采样瓶恒温箱内，各通道低压分离器模块的气相管线上连接有气动选通阀，气动选通阀连接去气相色谱管线上的开关阀，气动选通阀的外侧设有选通阀恒温箱。

优选地，所述的气动选通阀的接口数与通道的数量相同，一个接口对应一个通道。

本发明的各通道的反应温度一致，各通道的气液进料量和反应压力可相同，也可不同，本发明的装置可同时进行多个催化剂评价实验。根据实验要求可进行不同催化剂相同反应条件下的催化性能筛选实验，也可进行同一催化剂不同反应条件的工艺优化实验，还可以利用组合化学方法进行不同催化剂不同反应条件的正交实验。

本发明的装置配备自动化控制所需的集散控制系统(DCS)，实现装置进料、温度压力自动控制，反应进入稳定状态后自动采集气液样品，故障报警、自动联锁，可短期无人值守操作，大大减少操作人员的数量，提高工作效率，加快催化剂研发步伐。

附图说明

图1为一种多通道催化剂评价装置的原理图；

图2为一种多通道催化剂评价装置的方案流程图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明为一种多通道催化剂评价装置，用于催化剂开发过程中多样品同时评价筛选，通过自动化控制大大提高工作效率，加快催化剂研发步伐。如图1所示，本发明的一种多通道催化剂评价装置由气体减压模块、多通道气体进料计量/分配模块、液体原料存储模块、多通道液体进料计量/分配模块、多通道反应器及电加热炉模块、各通道压控模块、低分兼废油收集模块、各通道低压分离器模块、各通道液体采样模块、多通道低分压控模块、多通道气相选通模块、气相色谱等部分组成。

气体减压模块出口端连接多通道气体进料计量/分配模块进口端，液体原料存储模块出口端连接多通道液体进料计量/分配模块进口端，多通道液体进料计量/分配模块出口端和多通道气体进料计量/分配模块出口端均连接多通道反应器及电加热炉模块进口端，多通道反应器及电加热炉模块出口端分别连接各通道压控模块进口端，各通道压控模块出口端均与低分兼废油收集模块连接，各通道压控模块出口端分别与各通道低压分离器模块进口端连接，各通道低压分离器模块分成两类连接，一类为各通道低压分离器模块出口端连接多通道气相选通模块进口端，多通道气相选通模块出口端连接气相色谱，另一类为各通道低压分离器模块出口端连接多通道低分压控模块，两类各通道低压分离器模块还分别与各通道液体采样模块连接。

本发明结合高度自动化的控制系统，可实现对多个催化剂样品同时评价，各通道气液进料流量、反应温度压力可完全自动控制，气液相自动识别反应是否进入稳态，并根据预先设定的程序自动采集样品，气相自动在线分析，液相自动收集、离线分析。

多通道气体进料计量/分配模块和多通道液体进料计量/分配模块可根据具体装置需求配备，一种物料配备一套计量/分配模块，每个模块可采用各通道独立进料计量方案，也可采用所有通道统一计量，再通过分配模块均匀分配成相同流量进入各通道的方案，前者装置投资大，但各通道的气液进料流量可灵活设置，后者装置投资小，但各通道的气液流量完全相同，反应条件相对单一。

本发明的通道数可在2-16通道内可选，本实施例中以2通道为例介绍多通道催化剂评价装置的方案流程，各通道配备一路独立的气体进料计量系统、一路独立的液体进料计量系统，其方案流程图如图2所示。

本发明的通道数和各通道的进料计量系统可以实际需求按同样配置拓展。按照本发明的原理图，由气体减压模块、多通道气体进料计量模块、液体原料存储模块、多通道液体进料计量模块、多通道反应器及电加热炉模块、各通道压控模块、低分兼废油收集模块、各通道低压分离器模块、各通道液体采样模块、多通道低分压控模块、多通道气相选通模块、气相色谱等部分组成。

气体减压模块包括气源总开关1、气体减压阀2组成，新鲜气源经减压模块后进入各通道气体进料计量模块；各通道气体进料计量模块由各通道的气体质量流量控制器(即第一气体质量流量控制器3-1、第二气体质量流量控制器3-2)及其出口背压阀(即第一出口背压阀4-1、第二出口背压阀4-2)组成，出口背压阀使得气体质量流量控制器的性能不受反应压力影响；液体原料存储模块由各通道原料罐(即第一原料罐5-1、第二原料罐5-2)及其底部电子秤(即第一电子秤6-1、第二电子秤6-2)组成，原料罐根据物料物性要求可选配气体气封和伴热系统；各通道液体进料计量模块包括原料油/开停工油切换阀(即第一原料油/开停工油切换阀7-1、第二原料油/开停工油切换阀7-2)、进料计量泵(即第一进料计量泵8-1、第二进料计量泵8-2)，各通道的原料油经计量泵控制流量向各通道反应器进料；多通道反应器及电加热炉模块由多通道反应器及其电加热系统组成，各通道的反应器(即第一反应器9-1、第二反应器9-2)集成在一个反应器外壳中，采用电加热系统10加热，各通道具有相同的温度控制，器内温度分布一致；各通道压控模块由背压阀(即第一背压阀11-1、第二背压阀11-2)组成，各背压阀可单独设置压力，也可采用先导参考气背压，所有通道可以在不同压力下反应，也可在同一个压力下运行；反应产物经各通道背压阀控制反应压力后再经由两位三通阀(即第一两位三通阀12-1、第二两位三通阀12-2)切换产物流向，当各通道不采集气相或液相产物时，产物直接进入低分兼废油收集模块13，如果需要采样时，产物进入各通道低压分离器模块(即第一各通道低压分离器模块14-1、第二各通道低压分离器模块14-2)进行气液分离，气相经公用的多通道低分压控模块21控压后排放，液相进入各通道液体采样模块；各通道液体采样模块由气动选通阀(即第一气动选通阀15-1、第二气动选通阀15-2)、液体采样瓶(即第一液体采样瓶16-1、第二液体采样瓶16-2)、采样瓶恒温箱(即第一采样瓶恒温箱17-1、第二采样瓶恒温箱17-2)组成，每通道可配备多个液体采样瓶，由气动选通阀控制液体采样瓶的收集顺序，气动选通阀上配有去废油罐(即低分兼废油收集模块13)的接口，不采样时液体可直接废油罐；在各通道气相管线上设有去多通道气相选通模块的管线，多通道气相选通模块包括气动选通阀18、选通阀恒温箱19和去气相色谱管线上的开关阀20组成，气动选通阀18的接口数与装置的通道的数量相同，一个接口对应一个通道，之间不串通，装置各通道可轮流进行气相采样、色谱在线分析。所有阀门、仪表和设备间由不同规格的管线22连接，管线根据物料性质可选配伴热系统。所有开关阀和切换阀可选手动，也可选气动。