固定床催化評價裝置 催化裂解反應裝置
一、固定床催化評價裝置
1. 概述
固定床催化評價裝置是一種用于研究催化劑性能、反應動力學及工藝優(yōu)化的實驗設備，廣泛應用于石油化工、能源催化（如加氫、脫氫、氧化等）及環(huán)境催化（如VOCs處理、NOx還原）等領域。其核心特點是催化劑以固定床層形式裝填，反應物流經(jīng)床層發(fā)生催化轉(zhuǎn)化。
2. 核心組成與功能
| 模塊 | 關鍵部件 | 作用 |
|---|---|---|
| 反應器 | 不銹鋼/石英管（耐高溫高壓） | 裝載催化劑，提供反應場所（內(nèi)徑10~50 mm，長度200~1000 mm） |
| 溫控系統(tǒng) | 管式爐（多段控溫）、熱電偶 | 精確控制反應溫度（室溫~1000℃，精度±1℃） |
| 進料系統(tǒng) | 液體泵（HPLC）、氣體質(zhì)量流量控制器（MFC） | 控制反應物（如H?、烴類）流速 |
| 壓力控制 | 背壓閥、壓力傳感器 | 維持系統(tǒng)壓力（常壓~10 MPa） |
| 產(chǎn)物分析 | 在線GC/MS、質(zhì)譜或FTIR | 實時監(jiān)測產(chǎn)物組成（如轉(zhuǎn)化率、選擇性） |
3. 典型參數(shù)
溫度范圍：200~600℃（加氫反應）、800~1000℃（甲烷重整）
壓力范圍：常壓~10 MPa（加氫反應通常2~8 MPa）
空速（GHSV）：500~10,000 h?1（依反應類型調(diào)整）
催化劑裝填量：1~20 g（顆粒尺寸20~60目）
4. 應用場景
催化劑篩選：測試新型催化劑對CO?加氫制甲醇的活性。
工藝優(yōu)化：研究溫度、壓力對柴油加氫脫硫效率的影響。
失活研究：長周期運行（1000+小時）評估催化劑穩(wěn)定性。
固定床催化評價裝置 催化裂解反應裝置
二、催化裂解反應裝置
1. 概述
催化裂解反應裝置用于將**大分子有機物（重油、廢塑料、生物質(zhì)）**在催化劑作用下裂解為小分子燃料（如汽油、烯烴）。其特點是高溫、短接觸時間，反應器類型包括固定床、流化床和提升管。
2. 核心組成與功能
| 模塊 | 關鍵部件 | 作用 |
|---|---|---|
| 反應器 | 石英/不銹鋼管（固定床）或流化床反應器 | 提供高溫裂解環(huán)境（400~800℃） |
| 加熱系統(tǒng) | 電爐、鹽浴爐或微波加熱 | 快速升溫至裂解溫度（如廢塑料需≥500℃） |
| 進料系統(tǒng) | 高壓注射泵（可預熱高粘度原料） | 控制原料（重油、熔融塑料）進料速率 |
| 催化劑再生 | 流化床配套再生器（燒炭單元） | 清除積碳，恢復催化劑活性（如FCC工藝） |
| 產(chǎn)物分離 | 冷凝器、氣液分離器 | 分離裂解氣（C1-C4）、液體油（汽油/柴油）和焦炭 |
| 在線分析 | GC-MS、紅外光譜（FTIR） | 分析產(chǎn)物分布（如烯烴含量、硫含量） |
3. 典型參數(shù)
反應溫度：400~700℃（廢塑料裂解需≥500℃）
壓力：常壓~0.5 MPa（流化床微正壓）
催化劑：沸石（ZSM-5）、FCC催化劑、酸性粘土
空速（LHSV）：0.5~5 h?1（重油裂解需低空速）
4. 應用場景
石油煉制：重油裂解生產(chǎn)輕質(zhì)油品（如FCC工藝）。
廢塑料回收：聚乙烯（PE）催化裂解制柴油。
生物質(zhì)轉(zhuǎn)化：木質(zhì)素裂解制芳烴或低碳烯烴。
三、兩類裝置對比
| 特性 | 固定床催化評價裝置 | 催化裂解反應裝置 |
|---|---|---|
| 反應類型 | 加氫、氧化、脫硫等催化反應 | 大分子裂解（C-C鍵斷裂） |
| 催化劑形態(tài) | 顆粒/蜂窩固定床 | 流化床（粉末催化劑）或固定床 |
| 溫度要求 | 中低溫（200~600℃）或高溫（~1000℃） | 高溫（400~700℃） |
| 產(chǎn)物復雜度 | 目標產(chǎn)物單一（如甲醇） | 多組分混合物（氣、液、焦炭） |
| 工業(yè)關聯(lián) | 模擬加氫精制、合成氨等固定床工藝 | 模擬流化床催化裂化（FCC）或廢塑料裂解 |
四、選型與實驗設計建議
固定床催化評價裝置選型
催化劑測試：選擇小內(nèi)徑反應管（10 mm）以提高傳質(zhì)效率。
高壓實驗：需配備安全閥和氫氣泄漏檢測（如加氫反應）。
分析擴展：集成在線質(zhì)譜（MS）可實時追蹤中間產(chǎn)物。
催化裂解反應裝置選型
高粘度原料：需預熱進料系統(tǒng)（如廢塑料熔融溫度為150~300℃）。
積碳問題：流化床需配套催化劑再生單元（空氣燒炭）。
產(chǎn)物分離：建議增加多級冷凝（分餾汽油、柴油組分）。
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