一种气固反应装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于气固反应技术领域，公开了一种气固反应装置及方法。该气固反应装置包括第一反应器，其内能通入液体和第一气体，第一反应器的外部设有第一加热机构，用于将液体气化；第二反应器，其内能通入第二气体，且第二反应器的内部设有固体反应物，外部设有第二加热机构；连接管，其分别与第一反应器和第二反应器连通，第一加热机构和第二加热机构连接，并包覆于连接管的外部；液体、第一气体和第二气体的流量可控，第一气体用于将气化后的液体通过连接管由第一反应器输送至第二反应器中，与第二气体混合后，并与固体反应物反应。本发明专利技术通过将第一加热机构和第二加热机构包覆在连接管的外部，使得气化后的液体在输送过程中不会发生冷凝的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种气固反应装置及方法
本专利技术涉及气固反应
，尤其涉及一种气固反应装置及方法。
技术介绍
对于常见的气固反应，通过对反应过程中不同反应物和生成产物的种类及产量进行连续表征，可以对反应的机理进行研究，并进一步实现反应参数的优化及反应过程的控制。目前，在流化床或固定床反应装置中，已经可以对单一或多种气体混合组分参与的气固反应进行动力学研究。然而，在化工、能源和催化等领域中，有很多在高温下进行的反应过程需要一些高沸点的物质(例如油品)，这些物质在反应温度下以气体的形式存在，而在常温下则为液态。若直接将高沸点物质注入反应器中，则该物质存在气化、分散的过程，与固体颗粒无法充分接触；若采用先气化、再以气体的形式输送到反应器中的方式，则在气体输送过程中，高沸点物质易发生冷凝，导致气相中该组分浓度降低；若采用配置单独的液体气化装置，并对气体输送管路进行加热，需要保证管路温度不小于300℃，但高温加热带成本高，且易造成烫伤等危险。因此，亟待需要提供一种新型气固反应装置及方法来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种气固反应装置及方法，以解决现有气固反应装置难以对高沸点液体有效输送的问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种气固反应装置，包括：第一反应器，其内能通入液体和第一气体，第一反应器的外部设有第一加热机构，用于将液体气化；第二反应器，其内能通入第二气体，且第二反应器的内部设有固体反应物，外部设有第二加热机构；连接管，其分别与第一反应器和第二反应器连通，第一加热机构和第二加热机构连接，并包覆于连接管的外部；液体、第一气体和第二气体的流量可控，第一气体用于将气化后的液体通过连接管由第一反应器输送至第二反应器中，使气化后的液体与第二气体混合后，并与固体反应物反应。作为优选，还包括与第二反应器连接的颗粒采集机构，其包括：颗粒采样管，其一端伸入固体反应物中；切换阀，其与颗粒采样管的另一端连接；以及分别与切换阀连接的管路吹扫器、样品封存器、真空器和采样瓶；管路吹扫器用于将颗粒采样管中的残存颗粒反吹回第二反应器中，样品封存器用于向采样瓶中通入惰性气体，真空器用于使采样瓶建立负压，采样瓶用于收集气化后的液体、第二气体和固体反应物反应生成的固相反应产物。作为优选，颗粒采集机构还包括：内套管，其分别连接有切换阀、样品封存器和采样瓶；外套管，其套设于内套管的外部，且与真空器连通，外套管的一端封闭，另一端与采样瓶连接。作为优选，内套管伸入采样瓶中的长度比外套管伸入采样瓶中的长度长。作为优选，还包括与第二反应器连接的气体分析机构，其沿气化后的液体、第二气体和固体反应物反应生成的气相反应产物的流向依次设置有脱水器、过滤器、三通接头、截止阀和气体检测器。作为优选，第二反应器设有压力传感器和温度传感器，温度传感器的一端伸入固体反应物中。作为优选，第二反应器还设有用于承载固体反应物的气体分布板，气体分布板上开设有多个孔径小于固体反应物粒径的通孔。作为优选，连接管与第二反应器连通的接口以及第二气体的入口均位于气体分布板的下方。一种气固反应方法，包括以下步骤：使液体气化，并利用第一气体对气化后的液体进行输送；使液体的输送管路的温度始终保持高于液体的气化温度；使气化后的液体与第二气体混合后，并与固体反应物反应。作为优选，还包括对气化后的液体、第二气体和固体反应物反应生成的固相反应产物和气相反应产物进行收集和检测。本专利技术的有益效果：本专利技术通过将第一加热机构和第二加热机构包覆在连接管的外部，使得气化后的液体在输送过程中不会发生冷凝的问题，同时也避免了采用成本较高的单独液体气化装置，从而实现了混合气体的保温，解决了现有气固反应装置难以对高沸点液体有效输送的问题。附图说明图1是本专利技术提供的气固反应装置的结构示意图。图中：1、第一反应器；11、第一加热机构；12、连接管；13、第一气体供给罐；14、液体供给罐；15、液体计量泵；16、进液管；17、第二气体供给罐；2、第二反应器；21、固体反应物；22、第二加热机构；23、压力传感器；24、温度传感器；25、气体分布板；31、颗粒采样管；32、切换阀；33、管路吹扫器；34、样品封存器；35、真空器；36、采样瓶；37、内套管；38、外套管；41、脱水器；42、过滤器；43、三通接头；44、截止阀；45、气体检测器。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。如图1所示，其为本专利技术提供的气固反应装置的结构示意图。该气固反应装置包括第一反应器1和第二反应器2，第一反应器1连接有第一气体供给罐13，第一气体供给罐13用于给第一反应器1通入第一气体，优选地，第一气体为惰性气体，其作用是输送气化后的液体且不会与目标气体(即第二气体)和固体(即固体反应物21)反应。第一反应器1还连接有液体供给罐14、液体计量泵15和进液管16，通过上述三者使液体向第一反应器1内部供给，液体计量泵15用于控制液体按照恒定的流速进入第一反应器1中。进液管16与第一反应器1连通的接口位于第一气体入口的下方，如此可保证液体能够更加充分地被第一气体携带输送。优选地，上述液体为高沸点液体，例如可以是油品。具体地，第一反应器1和第二反应器2的材质可以为石英玻璃、不锈钢或刚玉。其中，第一反应器1的内径优选为5mm-30mm，第二反应器2的内径优选为10mm-100mm。具体地，第一反应器1的外部设有第一加热机构11，用于将液体气化，将所述第一加热机构11的温度加热至合适温度，该温度范围在能够使液体气化至不致液体产生反应，例如可以是300℃-400℃。具体地，第二反应器2连接有第二气体供给罐17，第二气体供给罐17用于向第二反应器2中通入第二气体，第二反应器2的内部设有固体反应物21，第二气体和固体反应物21的具体类型本专利技术不做具体限定，只要用于气固反应的气体和固体均可。第一气体用于将气化后的液体通过连接管12由第一反应器1输送至第二反应器2中，使气化后的液体与第二气体混合后，并与固体反应物21反应。具体地，第二反应器2的外部设有第二加热机构22，第一加热机构11和第二加热机构22连接(图中未示出二者相连接的位置关系，但是并不妨碍阐述该技术方案)，并包覆于连接管12的外部，连接管12分别与第一反应器1和第二反应器2连通，本专利技术通过将第一加热机构11和第二加热机构22包覆在连接管12的外部，使得气化后的液体在输送过程中不会发生冷凝的问题，同时也避免了采用成本较高的单独液体气化装置，从而实现了混合气体的保温，解决了现有气固反应装置难以对高沸点液体有效输送的问题。具体地，该气固反应装置还包括与第二反应器2连接的颗粒采集机构，其包括颗粒采样管31、切换阀32、管路吹扫器33、样品封存器34、真空器35、采样瓶36、内套管37和外套管38。颗粒采样管31的一端伸入固体反应物21中，用于采集气化后的液体、第二气体和固体反应物21反应生成的固相反应产物；切换阀32与颗粒采样管31的另一端连接，用于改变不同工况时的颗粒采集机构连接方式；管路吹扫器33用于将颗粒采样管31中的残存颗粒反吹回第二反应器2中，避免残存的样品颗粒对下一次取样的干扰；样品封存器34用于向采样瓶36中通入惰性气体，置换取样后采样瓶36内的反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气固反应装置，其特征在于，包括：第一反应器(1)，其内能通入液体和第一气体，所述第一反应器(1)的外部设有第一加热机构(11)，用于将所述液体气化；第二反应器(2)，其内能通入第二气体，且所述第二反应器(2)的内部设有固体反应物(21)，外部设有第二加热机构(22)；连接管(12)，其分别与所述第一反应器(1)和第二反应器(2)连通，所述第一加热机构(11)和所述第二加热机构(22)连接，并包覆于所述连接管(12)的外部；所述液体、所述第一气体和所述第二气体的流量可控，所述第一气体用于将气化后的所述液体通过所述连接管(12)由所述第一反应器(1)输送至所述第二反应器(2)中，使气化后的所述液体与所述第二气体混合后，并与所述固体反应物(21)反应。

【技术特征摘要】
1.一种气固反应装置，其特征在于，包括：第一反应器(1)，其内能通入液体和第一气体，所述第一反应器(1)的外部设有第一加热机构(11)，用于将所述液体气化；第二反应器(2)，其内能通入第二气体，且所述第二反应器(2)的内部设有固体反应物(21)，外部设有第二加热机构(22)；连接管(12)，其分别与所述第一反应器(1)和第二反应器(2)连通，所述第一加热机构(11)和所述第二加热机构(22)连接，并包覆于所述连接管(12)的外部；所述液体、所述第一气体和所述第二气体的流量可控，所述第一气体用于将气化后的所述液体通过所述连接管(12)由所述第一反应器(1)输送至所述第二反应器(2)中，使气化后的所述液体与所述第二气体混合后，并与所述固体反应物(21)反应。2.根据权利要求1所述的气固反应装置，其特征在于，还包括与所述第二反应器(2)连接的颗粒采集机构，其包括：颗粒采样管(31)，其一端伸入所述固体反应物(21)中；切换阀(32)，其与所述颗粒采样管(31)的另一端连接；以及分别与所述切换阀(32)连接的管路吹扫器(33)、样品封存器(34)、真空器(35)和采样瓶(36)；所述管路吹扫器(33)用于将所述颗粒采样管(31)中的残存颗粒反吹回所述第二反应器(2)中，所述样品封存器(34)用于向所述采样瓶(36)中通入惰性气体，所述真空器(35)用于使所述采样瓶(36)建立负压，所述采样瓶(36)用于收集气化后的所述液体、所述第二气体和所述固体反应物(21)反应生成的固相反应产物。3.根据权利要求2所述的气固反应装置，其特征在于，所述颗粒采集机构还包括：内套管(37)，其分别连接有所述切换阀(32)、所述样品封存器(34)和所述采样瓶(36)；外套管(38)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：关宇，岳君容，许光文，王芳，崔彦斌，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11