OUSHISHENG

1 基本信息

1.1 簡(jiǎn)介

在催化劑評(píng)價(jià)裝置中，反應(yīng)單元是整個(gè)系統(tǒng)的核心模塊，承擔(dān)著催化反應(yīng)的關(guān)鍵功能。該單元以微反應(yīng)技術(shù)為核心，主要由微通道氣液混合器、反應(yīng)柱管和反應(yīng)爐構(gòu)成。其中，氣液混合器可在微升體積下實(shí)現(xiàn)氣液兩相的高效混合；反應(yīng)柱管采用316L不銹鋼材質(zhì)，充填催化劑；反應(yīng)爐升溫速率可達(dá)80℃/min，實(shí)現(xiàn)快速精確的溫度控制。反應(yīng)單元標(biāo)配的雙通道結(jié)構(gòu)，可支持兩個(gè)樣品并行或連續(xù)反應(yīng)，耐壓＜10MPa，反應(yīng)器溫度室溫-800℃。

通過(guò)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，該單元能夠快速適配不同反應(yīng)體系與催化劑類(lèi)型，為催化劑研發(fā)及篩選、評(píng)價(jià)提供可靠的硬件支撐。

1.2 應(yīng)用

反應(yīng)類(lèi)型：該單元主要適用于多相催化反應(yīng)，尤其是氣固催化和氣液固催化反應(yīng)。可覆蓋的反應(yīng)類(lèi)型包括加氫反應(yīng)、氧化反應(yīng)、重整反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)等。基于微反應(yīng)技術(shù)，該裝置尤其適合需要精確控制氣液混合與接觸時(shí)間的反應(yīng)體系，傳質(zhì)效率顯著優(yōu)于傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器。

行業(yè)應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于能源化工、石油化工及精細(xì)化工等領(lǐng)域。在能源化工領(lǐng)域，主要用于費(fèi)托合成、制氫及液相有機(jī)氫載體循環(huán)儲(chǔ)放氫性能測(cè)試等關(guān)鍵技術(shù)研究；在石油化工領(lǐng)域，適用于催化裂化、重整、加氫精制等工藝的催化劑篩選與評(píng)價(jià)；在精細(xì)化工和醫(yī)藥領(lǐng)域，則廣泛用于加氫、氧化等危險(xiǎn)工藝的催化劑篩選、工藝條件優(yōu)化及連續(xù)化生產(chǎn)開(kāi)發(fā)，尤其適用于硝化、氯化、氟化等高危反應(yīng)的本質(zhì)安全化評(píng)價(jià)。

1.3 客戶(hù)案例

已交付于大化所的智能高通量催化劑合成平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)配料、調(diào)pH、過(guò)濾、干燥 - 焙燒、壓片、造粒、篩分、自動(dòng)裝柱管、評(píng)價(jià)全流程自動(dòng)化，應(yīng)用場(chǎng)景為共沉淀法、浸漬法全自動(dòng)合成、評(píng)價(jià)催化劑。

在評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，平臺(tái)搭載高性能集成式反應(yīng)單元，以微通道氣液混合器與多通道并聯(lián)反應(yīng)柱管為核心，實(shí)現(xiàn)催化劑樣品的高通量、并行化性能評(píng)價(jià)。

反應(yīng)單元通過(guò)自動(dòng)對(duì)接前端合成的催化劑粉末，經(jīng)自動(dòng)裝填后進(jìn)入反應(yīng)區(qū)域，單次可同步運(yùn)行多個(gè)反應(yīng)通道，在相同或獨(dú)立設(shè)定的溫度、壓力、氣液流量條件下并行采集催化劑活性、選擇性與穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。

該單元作為合成-評(píng)價(jià)閉環(huán)的關(guān)鍵執(zhí)行模塊，將催化劑從制備到性能驗(yàn)證的全流程打通，大幅縮短了材料篩選周期，保障了評(píng)價(jià)結(jié)果的可重復(fù)性與數(shù)據(jù)可比性，為高通量催化材料研發(fā)提供了標(biāo)準(zhǔn)化的自動(dòng)化評(píng)價(jià)支撐。

2 功能

2.1 痛點(diǎn)/難點(diǎn)

痛點(diǎn)

● 采用市售通用加熱套，溫度場(chǎng)分布不均，有效恒溫區(qū)域占比低，溫控精度低。

● 分散（混合）單元與反應(yīng)單元分離，管路死體積大，混合不佳，影響評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

● 整體體積大，集成度低，結(jié)構(gòu)松散，空間利用率低。

2.2 功能實(shí)現(xiàn)和效果

功能

● 3段溫區(qū)設(shè)計(jì)，恒溫區(qū)與市售加熱爐相比提高20%以上，溫度場(chǎng)更均勻穩(wěn)定，評(píng)價(jià)重復(fù)性好。

● 可實(shí)現(xiàn)物料即時(shí)混合與快速反應(yīng)，提升了數(shù)據(jù)響應(yīng)速度。

● 集成度高，設(shè)備體積顯著減小，空間利用率與裝置適配性更強(qiáng)。

2.3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

● 多溫區(qū)協(xié)同控溫技術(shù)，有效擴(kuò)展高均勻度恒溫區(qū)間，顯著提升溫度場(chǎng)穩(wěn)定性與實(shí)驗(yàn)重復(fù)性。

● 集成式微分散反應(yīng)結(jié)構(gòu)，消除管路死體積，強(qiáng)化微觀傳質(zhì)效率，顯著提升數(shù)據(jù)精度。

● 高集成度緊湊型設(shè)計(jì)，在提升性能的同時(shí)降低體積，提高裝置空間利用率與系統(tǒng)穩(wěn)定性，更為構(gòu)建高通量、并行化的平臺(tái)提供了核心硬件基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

全自動(dòng)催化劑評(píng)價(jià)裝置，正以超越人工的穩(wěn)定與通量，重構(gòu)催化劑的篩選范式，為綠色化學(xué)開(kāi)啟高效研發(fā)新征程。