一,、催化劑評(píng)價(jià)裝置的核心功能與設(shè)計(jì)原則

1. 核心功能

• 模擬工業(yè)反應(yīng)條件（溫度,、壓力,、流量、反應(yīng)物配比等）,；

• 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)催化劑的活性（轉(zhuǎn)化率）、選擇性（目標(biāo)產(chǎn)物占比）,、穩(wěn)定性（性能衰減速率）,；

• 收集反應(yīng)產(chǎn)物，進(jìn)行定性 / 定量分析（如色譜,、質(zhì)譜聯(lián)用）,。

2. 設(shè)計(jì)原則

• 安全性：針對(duì)易燃易爆（如氫氣）、腐蝕性（如酸性氣體）反應(yīng)物,，需防爆,、防泄漏設(shè)計(jì)；

• 精準(zhǔn)性：流量,、溫度,、壓力控制精度需匹配反應(yīng)需求（如 ±0.1℃、±0.1% F.S.）,；

• 靈活性：可適配不同催化劑形態(tài)（粉末,、顆粒、整體式）和反應(yīng)類(lèi)型（連續(xù)流,、間歇式）,；

• 可擴(kuò)展性：預(yù)留在線分析接口（如原位紅外、質(zhì)譜）,，便于機(jī)理研究,。

二、裝置核心組件與選型

1. 原料供給系統(tǒng)

• 氣體原料：質(zhì)量流量計(jì)（MFC,，控制精度≤±1% FS）,、高壓氣瓶、凈化裝置（除水,、氧）,；

• 液體原料：微量泵（流量精度≤±0.5%）、汽化器（確保汽化,，避免液滴進(jìn)入反應(yīng)器）,。

2. 反應(yīng)器系統(tǒng)

• 反應(yīng)器類(lèi)型（根據(jù)反應(yīng)條件選擇）：

• 固定床反應(yīng)器（常用，適用于氣固反應(yīng),，催化劑裝填量 0.1~100g）,；

• 流化床反應(yīng)器（適用于催化劑易失活或需要?jiǎng)×一旌系姆磻?yīng)）,；

• 微型反應(yīng)器（如石英管反應(yīng)器，適用于小劑量催化劑篩選,，減少原料消耗）,。

• 加熱與控溫：電加熱爐（控溫范圍室溫～1000℃）、熱電偶（測(cè)溫精度 ±0.5℃）,、PID 溫控器,。

3. 產(chǎn)物分離與檢測(cè)系統(tǒng)

• 分離裝置：冷凝器（回收液相產(chǎn)物）、氣液分離器（分離氣液兩相）,；

• 在線分析：氣相色譜（GC,，檢測(cè)氣體產(chǎn)物）、液相色譜（HPLC,，檢測(cè)液體產(chǎn)物）,、質(zhì)譜（MS，定性分析未知產(chǎn)物）,；

• 離線分析：取樣閥（定時(shí)收集樣品,，用于離線檢測(cè)）。

4. 安全與輔助系統(tǒng)

• 壓力控制系統(tǒng)：背壓閥（控制反應(yīng)器出口壓力,，精度 ±0.01MPa）,、安全閥；

• 惰性氣體保護(hù)：氮?dú)?/ 氬氣鋼瓶（用于裝置吹掃,、催化劑活化前預(yù)處理）,；

• 尾氣處理：燃燒爐（處理有毒氣體如 CO）、吸附裝置（如活性炭吸附有機(jī)物）,。

三,、典型應(yīng)用場(chǎng)景與裝置配置案例

1. 氣相催化反應(yīng)（如 CO?加氫制甲醇）

• 核心配置：

• 原料：CO?,、H?（MFC 控制比例）→ 混合器 → 固定床反應(yīng)器（300℃，3MPa）,；

• 產(chǎn)物：冷卻器（冷凝甲醇）→ 氣液分離器（氣相為未反應(yīng) CO?/H?,，液相為甲醇）；

• 分析：在線 GC（TCD 檢測(cè) CO?,、H?,，F(xiàn)ID 檢測(cè)甲醇）。

2. 液相催化反應(yīng)（如苯酚加氫制環(huán)己酮）

• 核心配置：

• 原料：苯酚溶液（微量泵）,、H?（MFC）→ 高壓反應(yīng)釜（間歇式,，150℃，2MPa）；

• 產(chǎn)物：取樣閥定期取樣 → 離線 HPLC 分析（檢測(cè)苯酚轉(zhuǎn)化率和環(huán)己酮選擇性）,。