套管反应装置的制作方法

本申请涉及样品分析技术领域，尤其涉及一种套管反应装置。

背景技术：

固定床反应器和流化床反应器是化工、能源、材料、环境等领域广泛应用的实验设备。

为了探究温度、气氛、压力、流速等不同因素对反应的影响作用及机理，小型固定床和流化床反应器成为国内大部分高校必不可少的科研设备。然而由于固定床和流化床的颗粒状态存在明显差异，因此高校实验室通常针对两种模式分别搭建独立的反应系统，实验初投资较大。

因此，目前亟待需要一种套管反应装置来解决上述问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种套管反应装置，以实现固定床和流化床两种反应模式的自由切换。

本申请提供了一种套管反应装置，包括套管本体，所述套管本体设置有第一气体通道、样品床和第二气体通道，所述第一气体通道与所述样品床的上方连通，所述第二气体通道与所述样品床的下方连通；

当所述套管反应装置处于固定床模式时，气体依次通过所述第一气体通道、所述样品床和所述第二气体通道；

当所述套管反应装置处于流化床模式时，气体依次通过所述第二气体通道、所述样品床和所述第一气体通道。

优选地，所述套管本体包括：

第一套管本体，内部设置有所述第一气体通道，所述第一套管本体呈渐扩形，且由下至上的方向上，所述第一套管本体的直径逐渐增大；

第二套管本体，与所述第一套管本体连接，所述第二套管本体的内部设置有所述样品床。

优选地，所述套管反应装置还包括套管外壳，所述套管外壳套设于所述第二套管本体的外部，且所述第一套管本体抵接于所述套管外壳上；

所述第二套管本体与所述套管外壳之间形成所述第二气体通道。

优选地，所述第二套管本体的内部还设置有所述第二气体通道，所述第二气体通道设置于所述样品床的下方。

优选地，所述套管本体还包括第三套管本体，所述第三套管本体密封地设置于所述第一套管本体的上方；

所述第一套管本体和所述第三套管本体的内部形成所述第一气体通道。

优选地，所述第三套管本体呈渐缩形，且由下至上的方向上，所述第三套管本体的直径逐渐减小。

优选地，所述套管反应装置还包括加热炉，所述加热炉可升降地设置于所述套管本体的外部。

优选地，所述套管反应装置还包括升降组件，所述加热炉位于所述升降组件的下方；

所述升降组件包括可伸缩的剪叉式结构，通过所述剪叉式结构的伸缩带动所述加热炉升降。

优选地，所述套管反应装置还包括与所述加热炉连接的温控组件，所述温控组件设置有热电偶，所述热电偶插接于所述加热炉内。

优选地，所述套管反应装置还包括：

第一气管，与所述第一气体通道连通；

第二气管，与所述第二气体通道连通；

所述第一气管和所述第二气管的外部均缠绕有加热带。

有益效果：

本申请通过利用气体对样品床的正吹和反吹(即气体流通方向的不同)实现了套管反应装置能够处于固定床模式和流化床模式的特点，从而实现了固定床和流化床两种反应模式的自由切换。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例一提供的套管反应装置的结构示意图；

图2为本申请实施例二提供的套管反应装置的结构示意图。

附图标记：

1-套管本体；

11-第一气体通道；

12-样品床；

13-第二气体通道；

14-第一套管本体；

15-第二套管本体；

16-第三套管本体；

17-插销；

18-法兰；

2-套管外壳；

3-加热炉；

4-升降组件；

41-剪叉式结构；

5-温控组件；

51-热电偶；

61-第一气管；

62-第二气管；

63-加热带。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1和图2所示，其分别为本申请实施例一和实施例二提供的套管反应装置，该套管反应装置包括套管本体1，其中：

套管本体1设置有第一气体通道11、样品床12和第二气体通道13，第一气体通道11与样品床12的上方连通，第二气体通道13与样品床12的下方连通；当套管反应装置处于固定床模式时，气体依次通过第一气体通道11、样品床12和第二气体通道13(如图1和图2的实线箭头所示)；当套管反应装置处于流化床模式时，气体依次通过第二气体通道13、样品床12和第一气体通道11(如图1和图2的虚线箭头所示)。本申请通过利用气体对样品床12的正吹和反吹(即气体流通方向的不同)实现了套管反应装置能够处于固定床模式和流化床模式的特点，从而实现了固定床和流化床两种反应模式的自由切换，大大降低了实验台搭建成本，此外可实现两种模式下样品的快速升温，且装置结构简单、操作方便，因此具有较大的应用前景。

可以理解的是，样品床12包括样品和用于放置样品的垫板，该垫板具有透气且同时能防止样品漏下的功能。其中，样品可以是任何待检测的物品，气体也可以是任何能够与样品发生反应的气体，例如样品可以是飞灰或生物质等，气体可以是烟气等。

进一步地，套管本体1包括第一套管本体14和第二套管本体15，第一套管本体14的内部设置有第一气体通道11，第一套管本体14呈渐扩形，且由下至上的方向上，第一套管本体14的直径逐渐增大；第二套管本体15与第一套管本体14连接，第二套管本体15的内部设置有样品床12。将第一套管本体14设置为呈渐扩形的方式，原因在于：样品颗粒在流化床模式下会由于气体提供的动力而发生悬浮，这些悬浮的颗粒到达第一套管本体14后，由于第一套管本体14呈渐扩形，使得颗粒上升速度迅速减缓，进而可以避免颗粒随气体继续向套管本体1的顶部运动，即避免颗粒堵塞第一气管61。

在实施例一中，该套管反应装置还包括套管外壳2，套管外壳2套设于第二套管本体15的外部，且第一套管本体14抵接于套管外壳2上，从而使套管外壳2对套管本体1起到支撑的作用；第二套管本体15与套管外壳2之间形成第二气体通道13。在该实施例中，与第二气体通道13的第二气管62可以设置在加热炉3的外部，以避免加热炉3将第二气管62加热而导致软化甚至熔化。

在实施例二中，请参见图2，第二套管本体15的内部还设置有第二气体通道13，第二气体通道13设置于样品床12的下方。该实施例能够不使用套管外壳2，但是需要将第二气管62伸入到加热炉3内。因此，该实施例提供的第二气管62需要由耐高温的材料制成，否则会被加热炉3软化甚至熔化。

可以理解的是，第二套管本体15的形状为矩形，且由第一套管本体14的底部继续向下延伸，即第二套管本体15具有足够长的深度，以保证在流化床模式下，不会在第一套管本体14内出现较多的样品颗粒，进而降低了堵塞第一气管61的风险。

还可以理解的是，本申请提供的第一气管61可以直接设置在第一套管本体14上，为避免样品颗粒对第一气管61可能造成堵塞，可以在第一气管61伸入到第一气体通道11的端部设置滤网，以阻挡样品颗粒。

另一种实施方式可以是，套管本体1还包括第三套管本体16，第三套管本体16密封地设置于第一套管本体14的上方，具体是，第三套管本体16的底面和第一套管本体14的顶面均设置有法兰18，两个法兰18配合后经插销17固定进行密封。优选地，两个法兰18之间设置有密封垫(图中未示出)，以进一步增强套管本体1的密封性能。第一套管本体14和第三套管本体16的内部形成第一气体通道11，也就是说，通过增加第三套管本体16，进一步降低样品颗粒向上运动而导致堵塞第一气管61的风险。

优选地，第三套管本体16呈渐缩形，且由下至上的方向上，第三套管本体16的直径逐渐减小。此种设计形式，可使得样品颗粒即便继续向上运动，但由于第三套管本体16呈渐缩形的结构，使得样品颗粒的向上运动的路径被阻碍，进而可以进一步降低样品颗粒对第一气管61堵塞的风险。

可以理解的是，第一套管本体14和第二套管本体15可以是分体成型也可以是一体成型结构，本申请优选为一体成型。而二者与第三套管本体16则优选为分体组装成型，如此采用可拆卸式的设计方式，可方便技术人员对样品进行取放。

进一步地，加热炉3可升降地设置于套管本体1的外部。具体是，加热炉3位于升降组件4的下方，升降组件4包括可伸缩的剪叉式结构41，通过剪叉式结构41的伸缩带动加热炉3升降，而剪叉式结构41则可以是通过液压驱动的方式进行伸缩。工作时，反应开始前，加热炉3先加热至设定温度并稳定，然后通过升降组件4上升至能够包覆在套管本体1的样品床12的外部的位置，以使样品床12处于加热炉3的恒温区，如此可以实现样品的快速升温。

进一步地，该套管反应装置还包括与加热炉3连接的温控组件5，温控组件5设置有热电偶51，热电偶51插接于加热炉3内。热电偶51用于实时监测加热炉3的温度，并通过温控组件5对加热炉3的温度进行调节。

进一步地，第一气管61与第一气体通道11连通，第二气管62与第二气体通道13连通，第一气管61和第二气管62的外部均缠绕有加热带63，加热带63与温控组件5连接，以控制加热带63的加热温度。采用加热带63对第一气管61和第二气管62进行保温，如此可使得本申请提供的套管反应装置能够适用于任何含水气体所参与的反应。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。