一种固体催化剂评价装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种固体催化剂评价装置及其使用方法。

背景技术：

固体催化剂广泛应用在现代能源、化工和环境工程中，催化剂性能优劣直接影响化工合成与转化最终产品质量。

在催化加氢消除水中溶解氧领域，常温常压下，水中会溶有一定量的氧气，溶解氧浓度一般为8～10mg/l。在核电站除盐水、锅炉给水及半导体等超纯水应用领域中，高浓度的溶解氧会加重设备的腐蚀，从而缩短设备的使用寿命，影响产品质量，严重情况下可引发事故。因此，核电站、锅炉及半导体行业严格限制水中溶解氧浓度，不能超过20μg/l，甚至低于10μg/l。采用钯负载固体催化剂通过催化加氢方式可以有效消除水中溶解氧，文献[1]提出了一种钯负载固体催化剂评价装置，采用直径2.8cm、长度160cm的玻璃反应柱，内部装填催化剂，催化剂层高62cm，原水采用蒸馏水，分别由反应柱顶部和底部输入和排出，氢气分别由反应柱底部和顶部输入和排出，水与氢气逆流流动，水温由加热器控制，气、水流量由流量计控制。

现有的固体催化剂评价装置结构简单，与工业上常用工艺有所偏差，反映催化剂真实性能可靠性较差，并且溶解氧浓度等关键指标采用离线滴定检测，无法做到实时在线检测。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种固体催化剂评价装置。

本发明提供的固体催化剂评价装置，包括水槽、水泵、静态混合器、反应器、金属转子流量计；所述水槽、水泵、静态混合器、反应器、金属转子流量计依次连通，所述金属转子流量计与所述水槽连通形成循环回路；其中，所述水槽设置保温夹套。

优选地，所述水槽设有氮气接口、氧气接口、排气口；固体催化剂评价装置还设有配气系统，所述配气系统经配置自所述氮气接口和所述氧气接口向所述水槽提供氮气和氧气；氧气的流量为0-1000ml/min。

优选地，所述水泵的输出压力不大于2mpa，流量不大于2m³/h。

优选地，所述静态混合器为气液型，直径为10-200mm，长度为500-1000mm，固体催化剂评价装置还设有配气系统，所述配气系统经配置向所述静态混合器提供氢气，氢气流量为0-1000ml/min。

优选地，所述反应器为柱状结构，直径为20-160mm，高度为1200-2000mm，催化剂层高为800-1500mm；所述反应器的顶部设有排气口，经配置以排出未溶解氢气；所述反应器的上部设置进水口，下部设置反洗和出水混合口；所述反应器的上部和下部均设置金属丝网部件。

优选地，还包括数据采集系统，所述数据采集系统包括数采控制柜、数采计算机和数采程序，经配置以实时测量系统中溶解氧、溶解氢、ph值、电导率、气体流量、水流量、温度、压力的数值，采集频率为1-1000hz。

优选地，配套的在线仪表包括：溶解氧分析仪，分别设置在所述反应器的进口和出口；溶解氢分析仪，分别设置在所述反应器的进口和出口；ph值分析仪，分别设置在所述反应器的进口和出口；电导率分析仪，分别设置在所述反应器的进口和出口；气体质量流量计，分别设置在提供氧气、提供氢气、提供氮气的路径上；热电偶，分别设置在所述反应器的进口和出口；压力变送器，分别设置在所述反应器的进口和出口。

本发明的另一目的在于，提出一种上述固体催化剂评价装置的使用方法，包括如下步骤：

通过所述配气系统提供氮气驱除所述水槽内液面上方的空气；

通过所述配气系统向所述水槽内的水中输入氧气；

开启所述水泵，调节所述金属转子流量计的前阀门和所述静态混合器的前阀门；

开启保温夹套温控；

开启所述数据采集系统；向所述静态混合器输入氢气；

实时保存仪表所测的数据。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的固体催化剂评价装置及其使用方法，可以有效评价固体催化剂性能，尤其是钯负载固体催化剂消除水中溶解氧性能。

2、本发明提供的固体催化剂评价装置及其使用方法，采用的工艺与工业常用工艺方法相同，可定性定量评价钯负载固体催化剂性能，并且可实时在线检测催化剂性能，可靠性较传统评价方法大大提高。

附图说明

图1为符合本发明优选实施例的固体催化剂评价装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明一实施例提供的固体催化剂评价装置由水槽、水泵、静态混合器、反应器、配气系统和数据采集系统及配套仪表等组成。水槽装入试验用超纯水，采用不锈钢加工，容积为20～200l，本实施例选用20l，水槽设置氮气和氧气接口、排气口、水泵接口，水槽设置保温夹套；水泵进出口分别与水槽和静态混合气连接，水泵输出压力最高可达2mpa，最高流量可达2m³/h；静态混合器为气液型，采用不锈钢加工，直径为10～200mm，长度为500～1000mm，本实施例选用直径20mm、长度为500mm；反应器为柱状结构，直径为20～160mm，高度为1200～2000mm，催化剂层高为800～1500mm，本实施例选用直径为40mm、高度为1200mm，催化剂层高800mm，反应器顶部为未溶解氢气排气口、上部设置进水口、下部设置反洗和出水混合口，反应器上下均设置金属丝网部件，防止催化剂漏出；配气系统提供氢气、氧气和氮气输入，分别由独立的质量流量计控制，氢气输入至静态混合器，流量为0～1000ml/min，氧气输入至水槽，在水槽中鼓泡，流量为0～1000ml/min，氮气输入至水槽，驱除水面上方空气；数据采集系统由数采控制柜、数采计算机和数采程序组成，实时测量系统中溶解氧、溶解氢、ph值、电导率、气体流量、水流量、温度、压力等，采集频率为1～1000hz；配套的在线仪表包括溶解氧分析仪(2台，反应器进出口各1台)、溶解氢分析仪(2台，反应器进出口各1台)、ph值分析仪(2台，反应器进出口各1台)、电导率分析仪(2台，反应器进出口各1台)、气体质量流量计(3台，分别位于氢、氧、氮管路)、金属转子流量计(反应器出口)、热电偶(2支，反应器进出口各1支)、压力变送器(2台，反应器进出口各1台)。

上述固体催化剂评价装置的使用方法如下：

首先采用氮气驱除水槽内液面上方空气；然后向水槽内水中输入氧气，使得溶解氧浓度满足评价要求；开启水泵，调节金属转子流量计前阀门和静态混合器前阀门，使得水流量和压力满足运行要求；开启保温夹套温控，使得水温满足要求；开启数据采集系统；向静态混合器输入氢气；实时保存各仪表所测数据。

采用上述装置及使用方法进行钯负载固体催化剂除氧性能评价，条件如下：压力为1.0mpa，温度为常温，水流量为70bv/h，氢气流量为1.08l/h，水中溶解氧由8ppm降至10ppb。

与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：

1、本实施例提供的固体催化剂评价装置及其使用方法，可以有效评价固体催化剂性能，尤其是钯负载固体催化剂消除水中溶解氧性能。

2、本实施例提供的固体催化剂评价装置及其使用方法，采用的工艺与工业常用工艺方法相同，可定性定量评价钯负载固体催化剂性能，并且可实时在线检测催化剂性能，可靠性较传统评价方法大大提高。

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。