一种便携催化式甲醛发生器的制作方法

本发明涉及空气净化技术领域，特别是涉及一种便携式甲醛发生器，用于在标准舱内均匀的产生一定浓度的污染物。

背景技术：

空气净化器在标准舱内进行甲醛污染物CADR(洁净空气量)测试时，需要通过相应的甲醛污染物发生器在舱内发生一定浓度的污染物。

传统的发生方法，具有以下的缺点：

(1)福尔马林溶液蒸发法：发生甲醛的同时产生大量甲醇杂质，干扰传感器响应。连续加热蒸发时，溶液中的甲醛容易聚合凝固，不仅堵塞管道，且影响发生量的计算；

(2)多聚甲醛热解法：同样杂质含量较高，而且每次需要手动称量与汽化多聚甲醛，难以长时间连续操作。

(3)多聚甲醛催化裂解法：产生的甲醛浓度不高，不适合国标测试。

(4)天然气直接制甲醛法：转化率比较低，甲醛浓度不高。

(5)甲醇银法制取甲醛：甲醇转化率不高，常需要引入甲醇循环等回用甲醇的办法，且一般装置复杂，使用不方便。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，提高甲醇转化率以及产物甲醛的纯度，防止未反应的甲醇和甲醛反应生成缩醛和半缩醛，本发明提供了一种便携式甲醛发生器。首先该发生器采用高纯甲醇作为原料，通过甲醇的催化部分氧化获得甲醛。由于采用铁钼催化剂，甲醇转化为甲醛的选择性和效率都非常高，再加上有选择性的净化该反应的微量副产物，可以获得高纯度等甲醛污染物。

同时采用嵌入式铝合金加热块，缩小反应器体积，并对反应条件进行精确控制。发生器可根据反应量不同增加或减少催化剂，并能够快速拆卸和安装。各部件独立，维修方便。并在此基础上保证气流的均匀混合，以及充分的反应空间。

具体地，本发明所采用的技术方案是：

(1)用高功率密度的加热管和高导热系数的铝合金块(螺纹)连接，可以快速制造一个小型的、适合反应的恒温场。

(2)加热管完全密封在铝合金内部，热量全部传递给铝合金，通过控温热电偶使温度控制精确。

(3)在铝合金恒温块中分别嵌入独立的汽化混合管和催化反应管。

(4)采用恒流泵将甲醇无死体积地送到汽化混合管，甲醇液体在汽化混合管中受热汽化，并与过量空气混合均匀。

(5)在催化反应管中填充高效铁钼催化剂，在过量空气环境下高效率和高选择性地将甲醇部分氧化为甲醛。

(6)发生器各部分，如加热管，铝合金块，汽化混合管以及催化 反应管相互独立并方便拆卸，可以方便的更换任一部分。

与现有技术相比，本发明的有益效果是能够定量、定速发生甲醛，所得甲醛纯度高、浓度高，反应器结构简单紧凑，稳定性高。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

一种便携式甲醛发生器的整体流程图如图1所示：精密注射泵将高纯甲醇液体定量定速注入汽化混合管；同时空气进入汽化混合管与汽化后的甲醇混合均匀；混合后的空气/甲醇气体进入催化反应管进行部分氧化反应；反应后的甲醛/杂质/空气混合气体通过吸附净化器进一步净化，并最终得到纯度高的甲醛/空气气体。

图2给出了一种便携式甲醛发生器的结构图。其中，1为汽化混合管，2为铝合金块，3为连接管，4为加热管，5为催化反应管；1、4、5分别通过螺纹和2连接。通过三通，空气和甲醇分别通入。甲醇通过注射管直接通入2。将2温度控制在反应温度，如300℃。因此甲醇出注射管即受热汽化，无液态甲醇储存的体积，从而参与反应的甲醇量控制精准。空气从针管外侧，反应管内进入2。空气和甲醇在1内混合均匀。

混合气体经过3进入5，5内部填入需要的高效铁钼催化剂，两头用纤维棉等填塞固定。混合气在5充分反应。反应完成以后进入吸附净化器除去杂质，随后可以引出使用。

图3给出了一种便携式甲醛发生器的剖面图。其中，加热器1通过螺纹拧进铝合金块，通过温度测点2布置热电偶控制反应管的温度。

图4给出了汽化混合管的结构图。其中，管子中间为连接螺纹，通过此处与铝合金块连接，上部接三通分别通入甲醇和空气，下部连接催化反应管，将汽化混合好的混合气体送入反应区域。

图5给出了催化反应管的结构图。其中，中间螺纹部分未连接螺纹，通过此处与铝合金块连接，内部填充反应催化剂。上端接管与汽化混合管连接。下端部为反应管出口，可以接吸附净化器。

图6给出了高功率密度加热管的结构图。其中，加热管为单头加热管，为了提高功率密度，螺纹部分设计为发热结构。整个加热管通过螺帽密封在铝合金块内部。

由于一种便携式甲醛发生器体积较小，启动以后可以迅速达到反应所需温度，如5～10分钟。

通过控制汽化混合管和连接管的直径和长度，可以很好地解决混合均匀性问题。

催化反应管通过螺纹传热，可以很好地吸收铝合金块的热量，反应结果显示转化率接近100％。