本发明专利技术涉及一种用于大颗粒固废催化热解的催化剂评价装置及评价方法，包括热解反应装置、催化反应装置，包括光电离质谱在线检测设备，用于实时监测产物在任意时间点的全组分信息以及催化剂的失活状态，监测时间间隔最短可达100ms；耐高温隔断阀控制两反应器之间的连通与隔断；球阀用于排空微型流化床反应器内的载气；本发明专利技术采用微型流化床反应器与微型固定床反应器相串联的方式，可同时具有热解反应传质传热效率高、反应速率快、二次反应少、气固相接触充分等优点；采用异位催化的方式不仅可以避免热解炭和催化剂内焦炭难以分离、催化转化效率相对较低问题，而且热解反应和催化反应温度可以独立控制，进而提高目标产物产率以及催化剂使用寿命。化剂使用寿命。化剂使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种用于大颗粒固废催化热解的催化剂评价装置及评价方法
[0001]本专利技术属于催化剂评价装置领域，尤其是大颗粒固废领域。
技术介绍
[0002]固体废弃物即生产、生活及其他活动中产生的不可再循环利用或失去再利用价值的物质；如塑料、农林废弃物、污泥等。目前，固废的处理方法包括压实、破碎、焚烧、热解等方法；其中热解是一种重要的固废热化学转化技术，通过合适的手段对固废热解产物进行调控，可实现固废选择性的转化，从而控制热解产物的分布，变废为宝；采用合适的催化剂并优化热解条件，可提高固废的热解效率，并调控热解产物的组成与分布，从而获得高价值化学品；在实际工业生产中，催化剂的选择性和寿命是固废高价值资源化利用的关键问题，为了准确剖析这些问题，需要研究催化热解反应过程并评价催化剂的性能，以筛选适合大颗粒固废资源化利用的催化剂；然而，技术较为成熟的商用催化剂评价装置通常以最终产物组成及产率作为评价指标，对某特定类型的催化反应(如芳构化反应、催化裂化反应等)进行评价；但是由于结构以及评价方法等的限制，商用的催化剂评价装置难以推广到种类复杂的大颗粒固废样品催化热解反应中，主要因为现有的催化剂评价装置和方法存在以下缺陷：
[0003](1)反应物一般为气体、液体或气
‑
液混合样品，无法直接应用于大颗粒固废样品催化热解反应中催化剂的性能评价；
[0004](2)固废样品的来源甚多，热解产物的种类更是极其复杂，产物往往表现出沸点范围宽、质量范围跨度大等特点，现有的商用催化剂评价装置耐脏性能差，容易被焦油污染；
[0005](3)少有的可用于固态样品催化热解转化中催化剂评价的装置，如双极微型固定床反应系统，仅适合于分析粉末状小颗粒样品(<2mm)，对大颗粒固废样品(>1cm)存在进样困难、加热速率慢、耗费时间长以及传热传质不均匀等问题；
[0006](4)现有的催化剂评价装置通常采用色谱、轻质气体分析仪等作为检测设备，此类方法存在产物分析时间长、反应时间内取样点少或无法实时反馈产物全组分信息等问题，进而降低了催化剂评价的准确性与效率。
技术实现思路
[0007]为了解决上述问题，本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0008]一种用于大颗粒固废催化热解的催化剂评价装置，包括
[0009]热解反应装置，用于将大颗粒固废样品进行快速热解产生气态产物，包括微型流化床反应器和用于加热微型流化床反应器的第一加热单元；
[0010]催化反应装置，与热解反应装置串联，用于催化转化热解反应产生的气态产物，其包括微型固定床反应器和用于加热微型固定床反应器的第二加热单元；
[0011]耐高温隔断阀(>400℃)，设于微型流化床反应器和微型固定床反应器之间，用于控制两反应器之间的连通与隔断；
[0012]球阀，设于微型流化床反应器和隔断阀之间，用于排空微型流化床反应器内的载气；
[0013]保持催化反应装置内的催化剂质量不变的条件下，逐步增加大颗粒固废样品与催化剂的质量比例，进行脉冲式连续进样，使得催化剂逐步失活，并在此过程中监测催化后的气态产物随催化剂失活的变化趋势及催化剂的失活过程。
[0014]作为本专利技术的进一步优化方案，还包括与微型固定床反应器的出气口连通的检测模块，所述检测模块采用真空紫外光电离飞行时间质谱仪。
[0015]作为本专利技术的进一步优化方案，所述微型流化床反应器内设有石英砂芯层，所述微型流化床反应器的顶部设有进样口和第一热电偶，所述第一热电偶的下端部靠近石英砂芯层。
[0016]作为本专利技术的进一步优化方案，所述微型流化床反应器的顶部还设有第一氮气吹扫管，底部连通设有氮气流化管和空气流化管。
[0017]作为本专利技术的进一步优化方案，所述第二加热单元包括壳体和设于壳体内的加热器，所述催化反应装置的一侧设有升降机构，所述升降机构包括丝杆和套设于丝杆上的移动件，所述壳体固定连接于移动件上。
[0018]作为本专利技术的进一步优化方案，所述微型固定床反应器采用U型管，其一侧为进气管，另一侧为出气管，所述进气管的一侧与微型流化床反应器连通，顶部连通设有第二氮气吹扫管，所述出气管的顶部连接有排气管。
[0019]作为本专利技术的进一步优化方案，所述微型固定床反应器内设有变径管，所述变径管设于进气管一侧。
[0020]一种用于催化剂的评价方法,其特征在于：使用上述的大颗粒固废催化热解的催化剂评价装置，具体步骤包括，
[0021]S1、通过热解反应装置将大颗粒固废样品进行快速热解产生气态产物；
[0022]S2、通过催化反应装置对热解反应装置产生的气态产物进行催化转化；
[0023]S3、在保持催化反应装置内的催化剂质量不变的条件下，逐步增加大颗粒固废样品与催化剂的质量比例，按照不同的质量比例重复进行步骤S1和S2，从而实现脉冲式连续进样，使得催化剂逐步失活，并在此过程中监测催化后的气态产物随催化剂失活的变化趋势及催化剂的失活过程。
[0024]本专利技术的有益效果在于：
[0025]1)本专利技术采用异位催化不仅可以避免热解炭和催化剂内焦炭难以分离、催化转化效率相对较低问题，而且热解反应和催化反应温度可以独立控制，进而提高目标产物产率以及催化剂使用寿命；
[0026]2)本申请中将微型固定床反应器和微型流化床反应器进行结合，采用装载固废样品的进样杆进样至微型流化床中，一方面具有操作简便与样品物性要求低的优势，另一方面由于微型流化床反应器具有传热传质效率高、反应速率快等优点，可使大颗粒固废样品在高纯石英砂床层中快速热解，热解气态产物的停留时间极短(<0.5s)，可有效避免热解气体的二次反应。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的整体结构示意图；
[0028]图2是本专利技术的装置的正视结构示意图；
[0029]图3是本专利技术中装置的俯视结构示意图；
[0030]图4是本专利技术中图3中A
‑
A的剖面结构示意图；
[0031]图中：1、微型流化床反应器；11、进样口；12、热电偶；13、第一氮气吹扫管；14、氮气流化管；15、空气流化管；2、第一加热单元；3、微型固定床反应器；31、进气管；32、出气管；33、第二氮气吹扫管；34、排气管；35、变径段；4、第二加热单元；41、壳体；42、加热器；5、耐高温隔断阀；6、球阀；7、检测模块；8、升降装置；81、丝杆；82、移动件。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
[0033]如图1至图4所示的一种用于大颗粒固废催化热解的催化剂评价装置，包括串联的热解反应装置和催化反应装置，热解反应装置用于将大颗粒固废样品进行快速本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于大颗粒固废催化热解的催化剂评价装置,其特征在于：包括热解反应装置，用于将大颗粒固废样品进行快速热解产生气态产物，包括微型流化床反应器(1)和用于加热微型流化床反应器(1)的第一加热单元(2)；催化反应装置，与热解反应装置串联，用于催化转化微型流化床反应器(1)产生的气态产物，包括微型固定床反应器(3)和用于加热微型固定床反应器(3)的第二加热单元(4)；耐高温隔断阀(5)，设于微型流化床反应器(1)和微型固定床反应器(3)之间，用于控制两反应器之间的连通与隔断；球阀(6)，设于微型流化床反应器(1)和耐高温隔断阀(5)之间，用于排空微型流化床反应器(1)内的载气。2.根据权利要求1所述的一种用于大颗粒固废催化热解的催化剂评价装置,其特征在于：还包括与微型固定床反应器(3)的出气口连通的检测模块(7)，所述检测模块(7)采用真空紫外光电离飞行时间质谱仪。3.根据权利要求2所述的一种用于大颗粒固废催化热解的催化剂评价装置,其特征在于：所述微型流化床反应器(1)内设有石英砂芯层，所述微型流化床反应器(1)的顶部设有进样口(11)和热电偶(12)，所述热电偶(12)的下端部靠近石英砂芯层。4.根据权利要求3所述的一种用于大颗粒固废催化热解的催化剂评价装置,其特征在于：所述微型流化床反应器(1)的顶部还设有第一氮气吹扫管(13)，底部连通设有氮气流化管(14)和空气流化管(15)。5.根据权利要求4所述的一种用于大颗粒固废催化热解的催...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾良元，黄佳辉，仰科，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。