固定床催化剂评价装置

一、 装置概述

固定床催化剂评价装置配置两个进气路和一个进液路，气路由气体质量流量控制器精密控制进气量，液路由精密计量泵控制进液量。装置采用一个反应炉三种规格反应器的方式，可以实现100ml、50ml、30ml的不同装填量，这样增加实验装填的灵活性。反应炉分为预热段部分、恒温段部分和保温段部分，为开式加热炉，采用五段温度控制以保证其反应所需的恒温区的稳定。预热段可以实现原料的预热，平衡恒温段向外散热保证恒温区的稳定，恒温段能保证催化剂在恒定的温度区域内进行反应，保温段能平衡恒温段的散热保证恒温区的稳定。冷凝分离系统采用液位自动控制和气体自动排放的方式。

装置框架采用标准铝合金型材搭建而成。

装置设置多级关联的保护系统，确保装置设备和操作人员的安全。

装置适用于不同实验条件、不同进料量和不同催化剂装填量的评价和研究。

二、 主要工艺参数

催化剂装填量：100ml、50ml、30ml

H₂气体流量：0-500ml/min，控制精度：±1％

N₂气体流量：0-500ml/min，控制精度：±1％

液体进料量：0-10ml/min，控制精度：±1％

反应压力：0-9Mpa，控制精度：±1％

设计压力：10Mpa，控制精度：±1％

反应温度：室温-500℃，控温精度±1℃

设计温度：550℃，控制精度：±1℃

三、 装置流程操作说明及部件描述

装置工艺流程详见附图。

装置流程油六大系统组成：气体进料系统、液体进料系统、反应系统、冷凝分离系统、液位控制及回收系统、尾气自动排放和计量系统。

1、 气体进料系统

两路气体分别为氢气（H₂）和氮气（N₂）,其进料方式如下所述：

由两通球阀（HV-11）进入系统的氢气（H₂），经过滤器（F-11）过滤，过滤后的气体经减压阀（PCV-11）减至目标压力，经过质量流量控制器（FT/FV-11）控制和计量，并经过单向阀（CK-11）后进入反应系统。两通球阀（HV-14）和针阀（HV-15）为质量流量控制器（FT/FV-11）旁路阀。减压阀（PCV-11）进口压力0-6000psi，出口压力0-1500psi可调，减压阀进出口有压力表（PI-11）、压力表（PI-12）测量压力。质量流量控制器（FT/FV-11）：控制范围0-500ml/min，控制精度：±1％

由两通球阀（HV-21）进入系统的氮气（N2），经过滤器（F-21）过滤，过滤后的气体经减压阀（PCV-21）减至目标压力，经过质量流量控制器（FT/FV-21）控制和计量，并经过单向阀（CK-21）后进入反应系统。两通球阀（HV-24）和针阀（HV-25）为质量流量控制器（FT/FV-21）旁路阀。减压阀（PCV-21）进口压力0-6000psi，出口压力0-1500psi可调，减压阀进出口有压力表（PI-21）、压力表（PI-22）测量压力。质量流量控制器（FT/FV-21）：控制范围0-500ml/min，控制精度：±1％

氮气还可通过两通球阀（HV-26），经减压阀（PCV-22）减压，由两通球阀（HV-27），三通球阀（HV-31），输送到产品罐（V-52）、原料罐（V-31）使用。减压阀（PCV-22）进口压力0-3500psi，出口压力0-250psi可调，减压阀进出口有压力表（PI-23）、压力表（PI-24）测量压力。

2、 液体进料系统

经电子天平（WT-31）称重后的液体原料由原料罐（V-31）经三通球阀（HV-32）和液体过滤器（F-31）过滤后，通过精密泵（p-31）安一定流量经过三通球阀（HV-33）和单向阀（CK-31）注入反应系统。电子天平（WT-31）量程30Kg，精度1g。原料罐（V-31）容积3L，耐压2.5Mpa。

精密计量泵设有压力上限保护，并设有安全阀（PSV-31）双重压力保护，以防泵出口压力异常超压后损坏精密计量泵。精密计量泵流量控制范围0.001-12ml/min，压力6000psi。

3、 反应系统

经过计量后的气相和液相原理进入反应器（R-101）进行催化反应。反应温度由反应炉（FRN-101）进行加热，以保证反应温度。

反应器（R-101）进口安装压力变送器（PI-101）用于测量反应器进口压力，并装有安全阀（PSV101）以防反应器压力超过正常值。装置配有3种规格反应器，用于不同量催化剂充填。内径分别为9mm、12mm、16mm，有效长度1000mm，分别用于30ml、50ml、100ml量的催化剂充填。反应器工作温度：室温-500℃，工作压力：10MPa。压力变送器量程16Mpa测量精度0.01Mpa。

反应炉（FRN-101）为开式加热炉，分5段控温，分别为（TIC101）、（TIC102）、（TIC103）、（TIC104）、（TIC105），温控范围室温-500℃。反应器内有测温探头（TI106）。温控仪为程序升温，带上限报警功能，固态继电器输出。热电偶为K型。

反应器出口设计有采样口，通过阀（HV-101）、阀（102）采样，保证反应过程中实时采样分析。

4、 冷凝分离系统

经过反应器反应后的产物，经冷凝器（HE-41）冷却，进入气液分离器（V-51）进行气液分离。气液分离器（V-51）分离后的产物分为气相和液相两部分。

根据反应的需要，可以调节冷凝器（HE-41）的进水量，以控制冷凝产物的zui终温度。

5、 液位控制及回收系统

气液分离器（V-51）中的液位通过液位计（LT-51）测量，并经过液位调节阀（LV-51）进行液位调节。经过滤器（F-51）、液位调节阀（LV-51）流出的液相进入产品罐（V-52）中，，并由电子天平（WT-51）进行称量。两通球阀（HV-55）和针阀（HV-56）为液位调节阀（LV-51）的旁路阀。

电子天平（WT-51）量程30Kg，精度1g。

6、 尾气自动排放和计量系统

经过气液分离器（V-51）分离后的不凝气体，经过气体过滤器（F-61）的过滤，再经数字压力调节阀（PCV-61）调节，保证系统压力稳定，流出的气体经湿式气体流量计（WTM-61）计量后放空处理。采样阀（HV-65）可实时采样。两通球阀（HV-63）和针阀（HV-64）为数字压力调节阀（PCV-61）的旁路阀。

数字压力调节阀（PCV-61）调节压力控制范围：0-2500psi。

气体流量计（WTM-61）流量测量范围0-0.2m³/h。

四、安 全

仪器的安全操作涉及到操作者的人身安全和仪器的正常使用寿命，厂家提醒操作者注意如下要点：

* 仪器的各类仪表和计算机必须保证正确的电源输入，必须配有自动稳压保护装置。

* 仪器各部保证有良好的接地。

* 流程管汇各部的压力不高于设计压力，特别不能高于各种检测仪表的量程，使用气体加压时必须格外小心。

* 仪器的阀门设计为手动操作，请按试验步骤预先设计好试验流程走向，任何一阀门的操作错误均可能导致整个试验的失败。

*系统在高温操作时，必须带有绝热手套，以免烫伤。

五、安 装

仪器出厂时已全部安装就绪，并经过实际测试。为了方便包装运输，仪器分成不同部分包装，安装时请仔细参阅流程图。

安装工作也可由厂方技术人员和用户共同完成，以便用户进一步熟悉仪器，便于日后日常维护。