專利名稱：一種水平固定床石英反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于煤粉、生物質(zhì)及固體廢棄物燃燒、熱解和氣化等熱工技術(shù)研究領(lǐng)域，涉及煤粉、生物質(zhì)和固體廢棄物熱工技術(shù)研究時(shí)的固定床反應(yīng)系統(tǒng)，具體為一種水平固定床石英反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
在實(shí)驗(yàn)室研究領(lǐng)域，固體樣品在固定床中反應(yīng)，在線檢測反應(yīng)過程的氣體、收集并檢測反應(yīng)后固體殘留是一種常用的方法。在目前普通的水平固定床石英反應(yīng)器中，反應(yīng)后氣體流速較慢，其從反應(yīng)區(qū)域到位于反應(yīng)器后的在線氣體檢測設(shè)備延遲時(shí)間 長，檢測誤差大。同時(shí)在普通的水平固定床石英反應(yīng)器中，樣品通常放置于磁舟中，載氣繞流明顯，不能使固體樣品充分反應(yīng)。另外在普通的水平固定床石英反應(yīng)器中，多組分載氣在預(yù)熱階段混合不均勻，使得實(shí)驗(yàn)誤差變大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足之處，提供一種低檢測延遲、載氣繞流小和可均勻布風(fēng)的水平固定床石英反應(yīng)器。本實(shí)用新型提供的一種水平固定床石英反應(yīng)器，包括進(jìn)氣管、載樣臺(tái)和出氣管，其特征在于，進(jìn)氣管包括同軸布置的進(jìn)氣段、預(yù)熱段、布風(fēng)板、外磨砂錐形接口和反應(yīng)段；進(jìn)氣段為漸擴(kuò)的石英管，預(yù)熱段為不變徑石英管，其與進(jìn)氣段的出氣端連接，布風(fēng)板安裝于預(yù)熱段內(nèi)，且垂直于氣體流向布置，外磨砂錐形接口的進(jìn)氣端與預(yù)熱段的出氣端連接，出氣端與反應(yīng)段的進(jìn)氣端連接，反應(yīng)段下游側(cè)上部留有缺口，載樣臺(tái)放置和定位在該缺口處；出氣管包括同軸布置的預(yù)熱段套管、內(nèi)磨砂錐形接口、反應(yīng)段套管、集氣管、排氣管，排氣管套管；預(yù)熱段套管套在預(yù)熱段外，內(nèi)磨砂錐形接口套在外磨砂錐形接口外，磨砂配合。反應(yīng)段套管套在反應(yīng)段外，預(yù)熱段套管、反應(yīng)段套管和排氣管套管均為不變徑石英管，集氣管為錐形石英管，使反應(yīng)后氣體導(dǎo)流進(jìn)入到排氣管內(nèi)，集氣管的進(jìn)氣端與反應(yīng)段套管的出氣端連接，其出氣端與排氣管的進(jìn)氣端連接，集氣管進(jìn)氣端與反應(yīng)段下游末端有間隙，排氣管套管套在排氣管外，靠近排氣管套管下游末端處開有定位孔，用于反應(yīng)器在加熱爐中的軸向定位，排氣管與排氣管套管形成的夾層空間通過定位孔連通大氣。具體而言，本實(shí)用新型具有以下技術(shù)特點(diǎn)(1)通過位于預(yù)熱段中布風(fēng)板的作用，使得多組分氣體在進(jìn)入到反應(yīng)區(qū)前混合均勻；(2)載樣臺(tái)采用石英管(厚度為0.8 I. 5mm)制作而成，避免了常規(guī)水平石英管反應(yīng)器樣品放置于磁舟中導(dǎo)致的磁舟邊緣載氣繞流問題，減少了實(shí)驗(yàn)誤差；(3)反應(yīng)后氣體通過錐形的集氣管收集，并且從微小直徑(氣體通流截面直徑為3 6_)的排氣管排出，相比常規(guī)水平石英管反應(yīng)器從進(jìn)氣到出氣統(tǒng)一直徑(45 60mm)的石英管，反應(yīng)后氣體排出的速率大大提高，減少了在線氣體檢測的延遲。
圖I為本實(shí)用新型提供的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為進(jìn)氣管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為載樣臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為出氣管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實(shí)用新型提供的一種固定床反應(yīng)器，如附圖I所示，包括進(jìn)氣管I、載樣臺(tái)2和出氣管3。進(jìn)氣管I包括同軸的進(jìn)氣段11、預(yù)熱段12、布風(fēng)板13、外磨砂錐形接口 14和反應(yīng)段15。進(jìn)氣段11為漸擴(kuò)的石英管，預(yù)熱段12為不變徑石英管，其與進(jìn)氣段11的出氣端連接。布風(fēng)板13是厚度為3 6mm的石英板，其直徑與預(yù)熱段12內(nèi)徑相同，安裝于預(yù)熱段12內(nèi)，充滿氣體流通的一個(gè)截面。布風(fēng)板13由石英砂顆粒燒結(jié)而成，形成大量微小(直徑約50 IOOiim)的氣孔。外磨砂錐形接口 14的進(jìn)氣端與預(yù)熱段12的出氣端連接，出氣端與反應(yīng)段15的進(jìn)氣端連接，反應(yīng)段15下游側(cè)上部留有缺口，以放置和定位載樣臺(tái)2。各部分在高溫條件焊接成整體。載樣臺(tái)2由石英管21和把手22兩部分組成，石英管21的截面為半圓環(huán)，其厚度較薄(0. 8 I. 5_)，把手22以方便夾持和放置定位，各部分在高溫條件焊接成整體。出氣管3包括預(yù)熱段套管31、內(nèi)磨砂錐形接口 32、反應(yīng)段套管33、集氣管34、排氣管35，排氣管套管36和定位孔37。預(yù)熱段套管31套在預(yù)熱段12外。內(nèi)磨砂錐形接口 32套在外磨砂錐形接口 14外,磨砂配合。反應(yīng)段套管33套在反應(yīng)段15外。預(yù)熱段套管31、反應(yīng)段套管33和排氣管套管36均為不變徑石英管。集氣管34為錐形石英管，使反應(yīng)后氣體導(dǎo)流進(jìn)入到排氣管35內(nèi)。集氣管34的進(jìn)氣端與反應(yīng)段套管33的出氣端連接，其出氣端與排氣管35的進(jìn)氣端連接。集氣管34進(jìn)氣端與反應(yīng)段下游末端有間隙(5 IOmm)，防止熱脹冷縮與加工誤差損壞反應(yīng)器。排氣管35為一段微小直徑(氣體通流截面直徑為3 6mm)的石英管，其下游末端外表面磨砂處理，以擴(kuò)展連接冷凝系統(tǒng)或氣體檢測系統(tǒng)。排氣管套管36套在排氣管35外。定位孔37位于靠近排氣管套管36下游末端處，作為反應(yīng)器在加熱爐中的軸向定位，并使排氣管35與排氣管套管36形成的夾層空間連通大氣。各部分在高溫條件焊接成整體，除定位孔37外，出氣管其它各部分同軸。實(shí)驗(yàn)時(shí)，盛放樣品的載樣臺(tái)放置于反應(yīng)段15內(nèi)部，放置過程夾持把手22并以其軸向定位，進(jìn)氣管外磨砂錐形接口 14與出氣管內(nèi)磨砂錐形接口 32配合。反應(yīng)器在加熱爐中軸向位置由定位孔37定位。載氣從進(jìn)氣段11處進(jìn)入預(yù)熱段12被加熱，到布風(fēng)板13時(shí)混合均勻，之后進(jìn)入反應(yīng)段15 ;載氣以不經(jīng)過繞流的方式掠過樣品；反應(yīng)后氣體經(jīng)集氣管34和排氣管35快速排出。實(shí)例[0022]根據(jù)實(shí)驗(yàn)工況要求，載氣預(yù)熱段12、反應(yīng)段15和排氣管35三段直徑和長度可調(diào)，相應(yīng)套管參數(shù)也隨其而調(diào)。載氣預(yù)熱段12直徑為45 60mm，推薦為50mm，相應(yīng)長度為400 500，推薦為500。布風(fēng)板13在載氣預(yù)熱段12中軸向位置可調(diào)，推薦靠近載氣預(yù)熱段末端。反應(yīng)段15直徑推薦比載氣預(yù)熱段直徑小5 10mm。載樣臺(tái)2直徑比反應(yīng)段15直徑小I 5mm,推薦2mm。排氣管35直徑為3 6mm,低溫工況推薦較高值,高溫段推薦較低值。本反應(yīng)器氣體排出時(shí)間約為同長度普通水平石英管反應(yīng)器的1/45到1/336，大大減小了氣體在線檢測誤差。以上所述為本實(shí)用新型的實(shí)施例，但本實(shí)用新型不局限于該實(shí)施例和附圖所公開 的內(nèi)容。凡是不脫離本實(shí)用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種水平固定床石英反應(yīng)器，包括進(jìn)氣管(I)、載樣臺(tái)(2)和出氣管(3)，其特征在于; 進(jìn)氣管(I)包括同軸布置的進(jìn)氣段(11)、預(yù)熱段(12)、布風(fēng)板(13)、外磨砂錐形接口(14)和反應(yīng)段(15);進(jìn)氣段(11)為漸擴(kuò)的石英管，預(yù)熱段(12)為不變徑石英管，其與進(jìn)氣段(11)的出氣端連接，布風(fēng)板(13)安裝于預(yù)熱段(12)內(nèi)，且垂直于氣體流向布置，外磨砂錐形接口(14)的進(jìn)氣端與預(yù)熱段(12)的出氣端連接，出氣端與反應(yīng)段(15)的進(jìn)氣端連接，反應(yīng)段(15)下游側(cè)上部留有缺口，載樣臺(tái)(2)放置和定位在該缺口處； 出氣管(3)包括同軸布置的預(yù)熱段套管(31)、內(nèi)磨砂錐形接口(32)、反應(yīng)段套管(33)、集氣管(34)、排氣管(35)，排氣管套管(36);預(yù)熱段套管(31)套在預(yù)熱段(12)外，內(nèi)磨砂錐形接口(32)套在外磨砂錐形接口(14)外，磨砂配合。反應(yīng)段套管(33)套在反應(yīng)段(15)夕卜，預(yù)熱段套管(31)、反應(yīng)段套管(33)和排氣管套管(36)均為不變徑石英管，集氣管(34)為錐形石英管，使反應(yīng)后氣體導(dǎo)流進(jìn)入到排氣管(35)內(nèi)，集氣管(34)的進(jìn)氣端與反應(yīng)段套管(33)的出氣端連接，其出氣端與排氣管(35)的進(jìn)氣端連接，集氣管(34)進(jìn)氣端與反應(yīng)段下游末端有間隙，排氣管套管(36)套在排氣管(35)外，靠近排氣管套管(36)下游末端處開有定位孔(37)，用于反應(yīng)器在加熱爐中的軸向定位，排氣管(35)與排氣管套管(36)形成的夾層空間通過定位孔(37)連通大氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水平固定床石英反應(yīng)器，排氣管(35)為直徑3 6_的石英管，其下游末端外表面磨砂處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的水平固定床石英反應(yīng)器，其特征在于，布風(fēng)板(13)由石英砂顆粒燒結(jié)而成，形成直徑約50 100 ii m的氣孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的水平固定床石英反應(yīng)器，其特征在于，布風(fēng)板(13)是厚度為3 6mm的石英板。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的水平固定床石英反應(yīng)器，其特征在于，載樣臺(tái)(2)由石英管(21)和把手(22)兩部分組成,石英管(21)的截面為半圓環(huán)，其厚度為0. 8 I. 5_。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種水平固定床石英反應(yīng)器。該反應(yīng)器包括進(jìn)氣管、載物臺(tái)和出氣管三個(gè)零件。進(jìn)氣管包含進(jìn)氣段、預(yù)熱段、布風(fēng)板、外磨砂錐形接口和反應(yīng)段五個(gè)部分；載樣臺(tái)包含一個(gè)截面為半環(huán)形的薄石英管和把手；出氣管包含預(yù)熱段套管、內(nèi)磨砂錐形接口、反應(yīng)段套管、集氣管、排氣管，排氣管套管和定位孔七個(gè)部分。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于可以使多組分載氣在與樣品反應(yīng)前混合均勻，消除了載氣流經(jīng)樣品時(shí)的繞流，使反應(yīng)更充分。反應(yīng)后氣體快速排出，減少了在線氣體檢測設(shè)備的誤差。
文檔編號(hào)B01J8/02GK202376970SQ201120462940
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月20日
發(fā)明者萬旦, 喬瑜, 劉帥, 姚明志, 徐明厚, 楊真樂, 桂本 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)