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原文传递一种利用参比量热测试连续流反应热方法及装置

专利名称：	一种利用参比量热测试连续流反应热方法及装置
摘要：	本发明涉及连续流反应过程中反应热的测试，具体是一种利用参比量热测试连续流反应热方法及装置。向样品反应器及参比反应器内按相同流速同时连续加入原料，通过加料的速度及体系压力控制反应停留时间，利用参比量热，通过恒温模式或扫描模式，实时采集反应过程体系电压信号偏离基线值△U；根据实时电压信号偏离基线值△U计算反应体系热流稳定时反应放热速率q及反应过程的吸、放热量Qr；再通过反应过程的吸、放热量计算获得表观反应热△Hm。本发明设有参比及样品反应器，反应过程向参比及样品反应器中同时进料，并控制两侧流速，在完成反应的同时，直接扣除物料加料显热及汽化潜热的影响，避免汽化吸热或加料显热掩盖放热信号，获得反应真实热量变化情况。
专利类型：	发明专利
申请人：	沈阳化工研究院有限公司
发明人：	魏振云;程春生;孔蓉;赵闯;李全国;李鹏;马晓华
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
申请号：	CN201911364474.3
公开号：	CN110988035A
代理机构：	沈阳科苑专利商标代理有限公司
代理人：	李颖;何薇
分类号：	G01N25/48;C01B3/32;G;C;G01;C01;G01N;C01B;G01N25;C01B3;G01N25/48;C01B3/32
申请人地址：	110021 辽宁省沈阳市铁西区沈辽东路8号
主权项：	1.一种利用参比量热测试连续流反应热装置，其特征在于：包括参比进出料系统A、样品进出料系统B、反应器系统及中央控制系统，反应器系统设有样品反应器(32)和参比反应器(33)，参比进出料系统A包括液体原料瓶A(11)、气体原料瓶A(16)、混合器A(113)、取样器A(118)和气液分离器A(117)，其中液体原料瓶A(11)和气体原料瓶A(16)分别与混合器A(113)相连，混合器A(113)、参比反应器(33)、取样器A(118)和气液分离器A(117)依次串联，样品进出料系统B包括液体原料瓶B(21)、气体原料瓶B(26)、混合器B(213)、取样器B(218)和气液分离器B(217)，其中液体原料瓶B(21)和气体原料瓶B(26)分别与混合器B(213)相连，混合器B(213)、样品反应器(32)、取样器B(218)和气液分离器B(217)依次串联；液体原料瓶A(11)与混合器A(113)之间以及液体原料瓶B(21)与混合器B(213)之间均设有精密液体加料泵，气体原料瓶A(16)与混合器A(113)之间以及气体原料瓶B(26)与混合器B(213)之间均设有气体流量计，参比反应器(33)与取样器A(118)之间以及样品反应器(32)与取样器B(218)之间均设有电磁阀，样品反应器(32)和参比反应器(33)上均设有压力传感器、温度传感器和电压信号传感器，所述精密液体加料泵、气体流量计、电磁阀、压力传感器、温度传感器和电压信号传感器均与中央控制系统相连。 2.根据权利要求1所述的利用参比量热测试连续流反应热装置，其特征在于：所述液体原料瓶A(11)与混合器A(113)之间的第一管路A(120)上沿着传输方向依次设有第一球阀A(12)、第一单向阀A(13)、精密液体加料泵A(14)和第二单向阀A(15)；所述液体原料瓶B(21)与混合器B(213)之间的第一管路B(220)上沿着传输方向依次设有第一球阀B(22)、第一单向阀B(23)、精密液体加料泵B(24)和第二单向阀B(25)。 3.根据权利要求1所述的利用参比量热测试连续流反应热装置，其特征在于：所述气体原料瓶A(16)与混合器A(113)之间的第二管路A(121)上沿着传输方向依次设有第一压力表A(17)、针阀A(18)、第二球阀A(19)、第三单向阀A(110)、气体流量计A(111)和第四单向阀A(112)；所述气体原料瓶B(26)与混合器B(213)之间的第二管路B(221)上沿着传输方向依次设有第一压力表B(27)、针阀B(28)、第二球阀B(29)、第三单向阀B(210)、气体流量计B(211)和第四单向阀B(212)。 4.根据权利要求1所述的利用参比量热测试连续流反应热装置，其特征在于：所述混合器A(113)与参比反应器(33)之间的第三管路A(122)上设有单向阀A(114)；所述混合器B(213)与样品反应器(32)之间的第三管路B(222)上设有单向阀B(214)。 5.根据权利要求1所述的利用参比量热测试连续流反应热装置，其特征在于：所述参比反应器(33)与取样器A(118)之间的第四管路A(123)上沿着传输方向依次设有电磁阀A(115)和第二压力表A(119)；所述样品反应器(32)与取样器B(218)之间的第四管路B(223)上沿着传输方向依次设有电磁阀B(215)和第二压力表B(219)。 6.一种利用权利要求1所述的利用参比量热测试连续流反应热装置测试连续流反应热方法，其特征在于：向样品反应器及参比反应器内按相同流速同时连续加入原料，通过加料的速度及体系压力控制反应停留时间，利用参比量热，通过恒温模式或扫描模式，实时采集反应过程体系电压信号偏离基线值△U；根据实时电压信号偏离基线值△U(单位为μV)计算反应体系热流稳定时反应放热速率q(单位为mW)及反应过程的吸、放热量Qr(单位为J)；再通过反应过程的吸、放热量计算获得表观反应热△Hm。 7.按权利要求6所述的测试连续流反应热方法，其特征在于： 1)校准，由脉冲的长度和间隔，以固定的间隔发射固定时间的脉冲信号，在目标温度范围内进行循环测试，通过焦耳效应(脉冲信号)获得灵敏度(公式(1))；式中，ai为不同温度下的不同循环灵敏度(单位为μV·mW-1)，i为循环次数，Qi为对每次脉冲得到的电压峰面积进行积分(单位为μV·s)，T为温度(单位为K)，P为功率(单位为mW)，t为时间(单位为s)；对不同温度下的往复循环的灵敏度进行拟合，得到温度T与灵敏度ai的多项式(公式(2))并得到多级灵敏度系数bn,n为从0开始的自然数； ai(T)＝b0+b1T+b2T2+b3T3+b4T4+…… (2) 式中，T为温度(单位为K)； 2)装料，将固体或液体反应原料装入样品反应器内，并将其固定于反应器出口处，可以根据工艺需要设计催化剂等物料的床层厚度，以恒定速率升温或升温至目标温度，并等待体系电压信号基线稳定。 3)进料，向样品及参比反应器内同时连续加入原料，并控制两侧物料流速完全一致，通过加料的速度及体系压力控制反应停留时间，并实时在线采集反应过程体系电压信号偏离基线值△U 4)当反应体系稳定时，停止样品及参比反应器进料，此时进料时间为t0，获取进料质量W(单位为g)，t0时间段内对电压信号偏离基线值进行积分(公式(3))，峰面积S为：式中，S为积分峰面积(单位为μV·s)，P为功率(单位为mW) 根据不同温度的灵敏度a(T)计算反应过程的吸、放热量Qt0(公式(4)) 式中，Qt0为吸、放热量(单位为J) 则反应物摩尔数与反应物质量的换算关系如下： m0为t0时间段加入的某一反应物摩尔数(单位为mol)；W为t0时间段加入的某一反应物质量(单位为g)；M为加入的某一反应物摩尔分子量(单位为g·mol-1) 则反应过程表观摩尔反应热△Hm为：式中，△Hm为表观摩尔反应热(以某一反应物摩尔数计)(单位为kJ·mol-1)。 8.按权利要求6所述的测试连续流反应热方法，其特征在于：所述反应温度范围为室温到600℃，压力0-400bar，升温速率为0-2K·min-1进样气体流速为0.05-1000mL·min-1，进样液体流速为0.001-200mL·min-1。
所属类别：	发明专利