一种化工过程多功能动态分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种化工过程多功能动态分析系统，包括气液给样进样系统、混合单元、反应器单元、自动控温控压系统、核磁原位检测单元、在线红外检测单元、气相色谱测试单元、流体分离回收处理单元；气液经给样进样系统注入混合单元，混合单元内部设有流体混合装置和预热系统，然后混合的流体流进反应器单元，反应器外环回路通过自动控温控压系统施加恒温恒压，通过核磁原位检测、在线红外和色谱仪器对反应器中流体进行三维立体实时测试，流出的流体经冷却分离，回收处理。本发明专利技术将气液线路合理规划并有效混合，集成低场核磁、在线红外及色谱仪器多方面功能测试系统，优点在于可实时检测多相反应过程，可获得准确详尽的多维流场及反应信息，包括流体形态、流体组成的时空分布、相含率等多度流场参数。

【技术实现步骤摘要】
一种化工过程多功能动态分析系统
本专利技术涉及化工过程检测
，尤其是涉及一种化工过程多功能动态分析系统。
技术介绍
一个新工艺开发，无论是多相反应工艺抑或分离纯化工艺，从实验室小试到产业化往往会经历漫长的时间，究其原因是许多化工过程属于多尺度结构和多种作用力场耦合的复杂过程系统，由于仪器设备的限制我们无法全面直观的观测其过程，不能对这一过程进行定量描述和精确控制，所以迫切需要开发可用于化工过程的原位检测分析系统。单独的仪器分析技术，现在比较丰富和成熟，例如核磁测试、红外和气相色谱等，但单一的测试技术获得的化工信息是较单一片面的，不能对整个过程有一个全面认识。随着生命科学、信息科学和纳米科学的大发展，科学仪器与装备正面临着新的发展机遇。许多三维(3D)可视化原位分析仪正在被开发出来，目前还主要运用于医学或者生命科学领域，在化工领域的应用还鲜有报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种化工过程多功能动态分析系统，对核磁共振成像、在线红外以及色谱功能协同，以达到对化工过程进行三维可视化动态监测，对物性、过程及反应获得全方面信息。本专利技术所采用的技术方案：一种化工过程多功能动态分析系统，包括气液给样进样系统、混合单元、反应器单元、核磁原位检测单元、自动控温控压系统、在线红外检测单元、色谱测试单元、流体回收处理单元；其中，所述气液给样进样系统包括气体通路和液体通路，所述流体通路中配置有可以控制流速、温度、压力及过滤净化等装置。所述混合单元具有一定的容积，内部设有加速混合组件和预热控温组件，与所述进样系统连接。所述气液混合单元接出管路连接到反应器单元；所述反应器单元构成材料无磁性，内部有催化剂放置容器、反应流体通路和控压控温夹层；所述控温空压系统循环流体管路经过反应器夹层，通过泵和加热装置控制反应器周围压力和温度；所述的核磁测试单元可以测定所述反应器内物质或化工过程高/中/低场核磁特性；所述反应器出口处连接所述在线红外单元和所述色谱检测单元，所述线红外单元对反应流体进行在线检测。同时，所述色谱测试单元检测流体色谱特性；所述流体回收处理单元有冷却罐、分离器和回收器等，可分离回收处理反应后流体。所述的一种化工过程多功能动态分析系统，其特征进样方式通过多条通路将流体注入，在所述通路中通过泵、压力阀门和流量检测器等对流体进行控制处理和监测；所述混合单元将所述气液给样进样系统输入流体有效混合，液液混合可通过所述混合单元中的搅拌装置操作实现，气液多相混合可设定不同流体通入顺序，经过鼓泡、搅拌多种操作实现。所述的反应器单元外有加热装置夹套，内有制冷管，进口处设有物料和温度分布器，除进料和出料口外，还有热电偶、压力表。反应器无磁性、耐高温高压、耐腐蚀、能进行真空低温操作。所述核磁原位检测单元、所述在线红外单元和所述色谱测试单元可同时运行，对化工过程协同检测，通过计算机软件控制，设定检测程序实时检测分析；也可独立进行某一方面测试。所述核磁原位检测单元立式磁体的设计，适应化工过程立式检测，可实现控温控压试验，通过程序设定可以自动检测反应器内多层位置、不同时间间隔时的流体。所述在线红外单元，其特征在于红外主机结合高压ATR附件。所述高压ATR附件外包控温系统，可以设定特定温度下检测，所述的主机和所述的ART附件保温系统均与计算机相连。所述色谱测试单元包含气相色谱测试仪器，所述的气相色谱测试仪器连接气体钢瓶、空气发生器和高纯氢气发生器。所述流体回收处理单元设有冷却分离器、样品回收处理器、背压阀和流量计等。提供核磁共振、在线红外和色谱协同立体测试方式，同时设定核磁和红外动态取样测试程序，固定时间间隔测定化工过程，获得同一时间或不同时刻多方面三维立体信息。样品在线快速采集处理系统，对体统每个单元智能控制，实现反应过程中的快速自动采集，恒温恒压处理，和异常样品处理功能。本专利技术具有以下优点：1.本专利技术集核磁共振、在线红外、色谱测试、快速扫描、大数据分析等技术于一系统，改进集成形成化工过程原位可视化研究技术，可以在同一情况时间下获得全面的物性和化工过程数据，对过程了解更加深刻，为化工新工艺开发提供科学理论基础和重要指导。2.本专利技术连接集成设计合理，可以用于物质的单独检测，也可以用于多相物质同时存在的过程或反应研究，应用范围广泛，对化工过程研究方法有突破性创新。3.本专利技术用到仪器易于维护，进料、化工过程、条件控制和测试阶段都可以精确设置参数，智能控制检测易操作，有推广应用价值。附图说明图1为本专利技术实施例提供的化工过程多功能动态分析系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的化工过程多功能动态分析系统的系统原理示意图。图中：100-气液给样进样系统、200-混合单元、300-反应器单元、400-自动控温控压系统、500-核磁原位检测单元、600-在线红外单元、700-色谱测试单元、800-流体回收处理单元。1-气源、2-过滤器、3-压力表、4-减压阀、5-流量计、6-第二压力表、7-液体①、8-第二过滤器、9-恒压恒流泵、10-第三压力表、11-第二流量计、12-液体②、13-第三过滤器、14-第二恒压恒流泵、15-第四压力表、16-第三流量计、17-干燥预热器、18-混合器、19-第三泵、20-第二减压阀、21-第五压力表、22-第四流量计、23-反应器、24-高温高压驱替器、25-核磁仪器、26-背压阀、27-在线红外、28-红外控制系统、29-气相色谱仪、30-冷凝器、31-分离罐、32-收集器、33-减压器、34-第六压力表、35-第五流量计。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加清晰易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。参照图1和图2，一种化工过程多功能动态分析系统，包括气液给样进样系统100、混合单元200、反应器单元300、自动控温控压系统400、核磁原位检测单元500、在线红外检测单元600、色谱测试单元700、流体回收处理单元800。其中气液给样进样系统100包括气体通路和液体通路，所述的流体通路中配置可以控制流速、压力及过滤预热等的器件，如过滤器2，减压阀4、流量计5、恒压恒流泵9和14等。所述混合单元200具有一定的容积，与所述进样系统100连接，内部设有加速混合组件18。所述混合单元200接出管路连接到反应器单元300，可将混合流体以一定压力和流速通入到反应器300内；反应器单元300内部有催化剂放置容器23、反应流体通路和控压控温夹层，在加催化剂情况下，反应流体通入后可以和催化剂接触，进行催化反应。控温控压系统400包括高温高压驱替器24，可通过循环通路中的泵和加热器装置控制循环流体的温度和压力，从而控制反应器周围压力和温度，同时要求循环管理中的流体不具有核磁特性。核磁原位检测单元500包括立式核磁共振磁体和控制接收分析系统25两部分组成，立式核磁主体为永磁铁，可以测定物质或化工过程的弛豫特性和成像。在线红外单元600包含红外主机27、高压ATR附件和计算机控制仪28，测试样品通过高压流通池，对流体进行在线检测。色谱测试单元700主要包括气相色谱仪器，检测流体成分。流体回收处理单元800位于系统出口处，通过冷凝器21，分离罐31等对流出流体进行分离，气体通过支路减压蒸出，液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化工过程多功能动态分析系统，其特征在于，包括气液给样进样系统、混合单元、反应器单元、自动控温控压系统、核磁原位检测单元、在线红外检测单元、色谱测试单元、流体回收处理单元；其中，所述气液给样进样系统包括气体通路和液体通路，所述的通路中配置有控制流速、压力、温度及过滤净化的器件；所述混合单元具有一定的容积，与所述进样系统连接，内部设有加速混合组件、预热控温原件，所述混合单元接出通路连接到反应器单元；所述反应器单元内部有催化剂放置容器、反应流体通路和控压控温夹层；所述控温控压系统内有循环流体，流体流经反应器夹层，自动设置控制反应器周围压力和温度；所述的核磁原位检测单元测定化工过程流体中物质的核磁特性；所述在线红外检测单元对流体物质的红外特性进行在线检测；所述色谱测试单元检测流体中物质的色谱特性；所述流体回收处理单元位于系统出口处，对流出流体进行分离回收处理。

【技术特征摘要】
1.一种化工过程多功能动态分析系统，其特征在于，包括气液给样进样系统、混合单元、反应器单元、自动控温控压系统、核磁原位检测单元、在线红外检测单元、色谱测试单元、流体回收处理单元；其中，所述气液给样进样系统包括气体通路和液体通路，所述的通路中配置有控制流速、压力、温度及过滤净化的器件；所述混合单元具有一定的容积，与所述进样系统连接，内部设有加速混合组件、预热控温原件，所述混合单元接出通路连接到反应器单元；所述反应器单元内部有催化剂放置容器、反应流体通路和控压控温夹层；所述控温控压系统内有循环流体，流体流经反应器夹层，自动设置控制反应器周围压力和温度；所述的核磁原位检测单元测定化工过程流体中物质的核磁特性；所述在线红外检测单元对流体物质的红外特性进行在线检测；所述色谱测试单元检测流体中物质的色谱特性；所述流体回收处理单元位于系统出口处，对流出流体进行分离回收处理。2.如权利要求1所述的一种化工过程多功能动态分析系统，其特征在于，所述进样方式通过多条特定通路将流体通入，在所述通路中有对流体进行控压、计量的装置。3.如权利要求1所述的一种化工过程多功能动态分析系统，其特征在于，所述混合单元包括混合容器、加速混合装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国英，贾利娜，刘亚迪，张锁江，
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