一、催化劑評價裝置的核心功能與設計原則

1. 核心功能

• 模擬工業反應條件（溫度、壓力、流量、反應物配比等）；

• 實時監測催化劑的活性（轉化率）、選擇性（目標產物占比）、穩定性（性能衰減速率）；

• 收集反應產物，進行定性 / 定量分析（如色譜、質譜聯用）。

2. 設計原則

• 安全性：針對易燃易爆（如氫氣）、腐蝕性（如酸性氣體）反應物，需防爆、防泄漏設計；

• 精準性：流量、溫度、壓力控制精度需匹配反應需求（如 ±0.1℃、±0.1% F.S.）；

• 靈活性：可適配不同催化劑形態（粉末、顆粒、整體式）和反應類型（連續流、間歇式）；

• 可擴展性：預留在線分析接口（如原位紅外、質譜），便于機理研究。

二、裝置核心組件與選型

1. 原料供給系統

• 氣體原料：質量流量計（MFC，控制精度≤±1% FS）、高壓氣瓶、凈化裝置（除水、氧）；

• 液體原料：微量泵（流量精度≤±0.5%）、汽化器（確保汽化，避免液滴進入反應器）。

2. 反應器系統

• 反應器類型（根據反應條件選擇）：

• 固定床反應器（常用，適用于氣固反應，催化劑裝填量 0.1~100g）；

• 流化床反應器（適用于催化劑易失活或需要劇烈混合的反應）；

• 微型反應器（如石英管反應器，適用于小劑量催化劑篩選，減少原料消耗）。

• 加熱與控溫：電加熱爐（控溫范圍室溫～1000℃）、熱電偶（測溫精度 ±0.5℃）、PID 溫控器。

3. 產物分離與檢測系統

• 分離裝置：冷凝器（回收液相產物）、氣液分離器（分離氣液兩相）；

• 在線分析：氣相色譜（GC，檢測氣體產物）、液相色譜（HPLC，檢測液體產物）、質譜（MS，定性分析未知產物）；

• 離線分析：取樣閥（定時收集樣品，用于離線檢測）。

4. 安全與輔助系統

• 壓力控制系統：背壓閥（控制反應器出口壓力，精度 ±0.01MPa）、安全閥；

• 惰性氣體保護：氮氣 / 氬氣鋼瓶（用于裝置吹掃、催化劑活化前預處理）；

• 尾氣處理：燃燒爐（處理有毒氣體如 CO）、吸附裝置（如活性炭吸附有機物）。

三、典型應用場景與裝置配置案例

1. 氣相催化反應（如 CO?加氫制甲醇）

• 核心配置：

• 原料：CO?、H?（MFC 控制比例）→ 混合器 → 固定床反應器（300℃，3MPa）；

• 產物：冷卻器（冷凝甲醇）→ 氣液分離器（氣相為未反應 CO?/H?，液相為甲醇）；

• 分析：在線 GC（TCD 檢測 CO?、H?，FID 檢測甲醇）。

2. 液相催化反應（如苯酚加氫制環己酮）

• 核心配置：

• 原料：苯酚溶液（微量泵）、H?（MFC）→ 高壓反應釜（間歇式，150℃，2MPa）；

• 產物：取樣閥定期取樣 → 離線 HPLC 分析（檢測苯酚轉化率和環己酮選擇性）。